Czujniki pojemnościowe

W kolejnym cyklu artykułów o czujnikach zbliżeniowych przedstawione zostaną czujniki zbliżeniowe pojemnościowe, które pozwalają na wykrywanie większości materiałów. Zapraszamy do lektury.

Czujniki zbliżeniowe pojemnościowe (capactive proximity sensor) pozwalają na wykrywanie obiektów metalicznych jak i niemetalicznych. Możliwość detekcji przedmiotów wykonanych z tworzywa sztucznego jest głównym atutem tych czujników, datego są chętnie stosowane tam, gdzie obiekt wykrywany jest wykonany z innego materiału niż metal (tworzywo sztuczne, drewno, woda itp). Zakres detekcji w najczęściej spotykanych czujnikach pojemnościowych wynosi  3...60 mm.

Budowa i zasada działania czujnika zbliżeniowego indukcyjnego

Czujniki pojemnościowe mierzą zmianę pojemności pomiędzy czołem czujnika, a obiektem wykrywanym. Układ czoło czujnika - obiekt tworzy kondensator, ktorego pojemność zależy przede wszystkim od odległości pomiędzy jego okładzinami. Kondensator ten jest elementem wpływającym na częstotliwość wbudowanego w czujnik oscylatora. Gdy pojawia się obiekt przed czujnikiem, pojemność kondensatora wzrasta przez co włącza się lub zmienia częstotliwość oscylatora. Zmiany tej częstotliwości są wykrywane przez obwody detekcji i załączają wyjście czujnika.

Budowa czujnika pojemnościowego: 1 - oscylator, 2 - obwód detekcji, 3 - obwód wyjściowy, 4 - potencjometr regulacyjny

Wpływ materiału na czułość detekcji czujnika pojemnościowego 

Czujniki pojemnościowe są zazwyczaj wyposażane we wbudowany potencjometr, który umożliwia ustalenie czułości co przekłada się na dystans detekcji. Zakres detekcji czujnika jest także związany z jego wymiarami oraz wlaściwościami materiału podlegającemu detekcji. Różne materiały w odmienny sposób wpływają na utworzoną pojemność. W tabeli poniżej podano czułości dla najczęściej spoykanych materiałów.

 Tabela zasiegów dla poszczególnych materiałów, gdzie D - standardowy dystans detekcji czujnika.

Mimo iż czujniki pojemnościowe pozwalają wykywać większość materiałów nie wypierają z wielu zastosowań czujników indukcyjnych. Ich podstawową wadą jest bowiem wrażliwość na właściwości dielektryka - czyli w tym przypadku środowiska (wilgotność powietrza, zanieczyszczenia, wióry itp.).

Zastosowania czujników pojemnościowych

Czujniki pojemnościowe służą najczęściej do kontroli poziomu cieczy w zbiornikach, wykrywania materiałów ziarnistych i proszkowych, elementów z tworzyw sztucznych, szkła, drewna i metalu.