Kapacitiv sensor för mätning under temperaturfluktuationer

SENSOREN

Detaljer: Släppt: 06.05.2015; Senast uppdaterad: 19.12.2023; Träffar: 8220

En kapacitiv sensor används överallt där exakta mätresultat krävs. Tack vare den mycket goda temperaturstabiliteten är den kapacitiva mätprincipen särskilt lämplig för applikationer där Temperaturvariationer dyka upp. Andra sensorteknologier som lasersensorer, som registrerar en kraftig temperaturdrift i signalen, är också intressanta. De kapacitiva sensorerna från Mikro-Epsilon används ofta för kvalitetssäkring i processen eller som mätsensorer för kompletta styrslingor. Sensorerna mäter vibrationer, avböjning, expansion, väg, avböjning, deformation, tjocklek och mycket mer.

innehåll

Kapacitiv sensor för ledande föremål
- Sensorer med nästan idealisk linjäritet
- Mätning på alla materialytor
Många tillämpningar - även i säkerhetskritiska områden
Vanliga frågor

Kapacitiv sensor för ledande föremål

Som elektromagnetisk process Som standard mäter ett kapacitivt mätsystem alla ledande objekt med konsekvent känslighet och linjäritet. Systemet utvärderar reaktansen hos plattkondensatorn, som ändras med avståndet.

Kapacitiva sensorer kan också under vissa förhållanden Isolatormaterial mått, varvid sensormassan vanligtvis fungerar som en motelektrod och isolatormaterialet fungerar som ett kopplingsmedium. En ungefär linjär utsignal är också möjlig för isolatorer genom elektroniska kretsar.

Sensorer med nästan idealisk linjäritet

den Capa NCDT Sensorer finns i två versioner. Den vanligaste versionen är en helt triaxiell sensorkonstruktion, där skyddsringelektroden och jordningen är placerad på framkanten av sensorn bredvid mätelektroden. Dessa sensorer kan därför installeras helt jämnt även i ledande material. Dessutom är beröring av sensorerna tillåten vid flerkanalsmätningar. Men det finns även sensorer som har ett hölje som ställs bakåt åt sidan.

Med denna typ av kapacitiv sensor kan fältet också ligga på sidan elektrod sprida. Detta har fördelen att ett större mätområde kan uppnås med en mindre sensordiameter. För att undvika fältförvrängningar och därmed icke-linjäritet är en aktiv skyddsring monterad runt elektroden i Capa NCDT-sensorerna.

Hålls elektriskt på samma potential som elektroden, den koncentrerar elektrodens fält. Detta skapar en mycket homogent mätfält. Fältlinjerna som utgår från skyddsringen beaktas inte vid mätningen. Capa NCDT-sensorerna implementerar den skyddande ringkondensatorprincipen fullt ut och drar därmed fördel av fördelarna med ett homogent elektriskt fält mellan sensorn och mätobjektet. Tack vare det homogena fältet uppnår de i praktiken en nästan idealisk linjäritetsegenskap.

Mätning på alla materialytor

Eftersom mätningen kan utföras på alla ledande föremål, påverkas den inte till exempel av mätobjektets optiska egenskaper. Det är de också transparent eller reflekterande Fånga ytor med maximal mätnoggrannhet.

Capa NCDT-systemen kan också vara linjära eller ensidiga tjockleksmätning isolatorer kan användas. Fältlinjerna penetrerar isolatorn och sluter med den elektriska ledaren. Om isolatorns tjocklek ändras påverkar detta sensorns reaktans Xc. Avståndet till motelektroden måste vara konstant. Exempel på icke-ledande mätobjekt är (inklusive glasfiberarmerad) plast, keramik, steatit, porslin, glas, lim, hartser, oljor eller gelatin.

Vid elektriskt ledande För material som metaller är dubbelsidig tjockleksmätning möjlig genom att montera sensorerna mitt emot varandra. Tack vare den kapacitiva mätprincipen utförs mätningen uteslutande mot ytan, utan att fältet tränger igenom mätobjektet. Detta gör att tjockleken på även mycket tunna material kan mätas tillförlitligt.

Var och en av de två sensorerna levererar en linjär utsignal beroende på avståndet mellan sensorytan och ytan på mätobjektet. Om avståndet mellan sensorerna är känt kan tjockleken på mätobjektet enkelt bestämmas. Om mätkanalerna är synkroniserade är mätning även möjlig mot icke jordade mätobjekt. Exempel på ledande mätobjekt är metaller, grafit, kisel, CFRP, vatten

Många tillämpningar - även i säkerhetskritiska områden

Kapacitiva sensorer från Micro-Epsilon har bevisat sig i olika applikationer i årtionden. Tack vare den pålitliga tekniken är de också med säkerhetskritisk områden som används. Många användningsområden kan täckas med över 25 standardsensorer med mätområden från 50 µm till 10 mm.

Sensormodellerna finns i cylindrisk design Kontakt såväl som integrerade Kabel, som en platt sensor och i design med tryckt kretskort. Olika material och tillverkningstekniker används.

Utöver standardversionen av rostfritt stål eller Invar finns även sensorer tillgängliga titan tillgängliga. ECT-sensorerna erbjuder en speciell funktion. ECT står för Embedded Capacitor Technology, där sensorelementet är inbäddat i ett särskilt stabilt bärelement.

Dessa ECT-sensorer erbjuder ökad långsiktig och Temperaturstabilitet och är särskilt lämpliga för låga temperaturer, UHV och renrum. Mätelektroden i ECT-sensorn är mycket flexibel i sin geometriska design. Som plattelektrod kan den specialbyggas i olika geometriska former.

Vanliga frågor

Vad mäter kapacitiva sensorer?

Mätning av kapacitiva sensorer Förändringar i kapacitet, som orsakas av ett föremåls närhet eller kontakt med en elektriskt ledande eller dielektrisk yta. De används vanligtvis för att upptäcka närvaron eller positionen av ett föremål, mäta tjockleken eller densiteten av material och övervaka nivåer av vätskor eller fasta ämnen. Dessa sensorer är särskilt effektiva i applikationer som kräver beröringsfri detektering.

Vad gör en kapacitiv sensor?

En kapacitiv sensor känner av närvaron eller närhet till föremål, genom att mäta förändringar i elektrisk kapacitet. Detta görs genom att skapa ett elektriskt fält och observera hur detta fält påverkas av närheten till material med dielektriska egenskaper (som metaller, vätskor, plaster). Sensorn reagerar på förändringen i kapacitans som uppstår när ett föremål kommer in i eller rör sig inom fältet.

Var använder du kapacitiva sensorer?

Kapacitiva sensorer är populära i många industrier på grund av deras tillförlitlighet, hållbarhet och noggrannhet vid beröringsfri detektering, särskilt där beröringsfri detektering och mätning krävs. Några av de vanligaste användningsområdena inkluderar:

Industriell automation att upptäcka närvaron eller positionen av delar på transportband, i maskiner och monteringsprocesser,
nivåmätning för övervakning av vätske- och fasta nivåer i tankar och behållare,
Pekskärmar i smartphones, surfplattor och andra interaktiva enheter för att känna igen beröring och gester,
Säkerhetssystem för att upptäcka obehörig åtkomst eller övervaka åtkomstpunkter,
rullande materiel för styrning av interiörfunktioner såsom ljusbrytare eller infotainmentsystem.

Vad är skillnaden mellan induktiv och kapacitiv?

Induktiva sensorer är baserade på elektromagnetiska principer och är specialiserade på att detektera metaller, medan kapacitiva sensorer är baserade på förändringar i elektrisk kapacitans och kan detektera ett bredare utbud av material. Den största skillnaden mellan induktiva och kapacitiva sensorer är hur de fungerar och vilka typer av objekt de kan upptäcka:

Induktiva sensorer

drift: Induktiva sensorer använder ett elektromagnetiskt fält för att detektera metaller. De skapar ett växelfält runt en spole. Om ett metallföremål kommer in i detta fält ändrar det spolens induktans, vilket detekteras av sensorn.
Anwendung: främst för att detektera metallföremål
Eigenschaften: robust mot miljöpåverkan som damm, smuts och fukt

Kapacitiva sensorer

drift: Kapacitiva sensorer utnyttjar förändringen i elektrisk kapacitans som uppstår när ett föremål, metalliskt eller icke-metalliskt, närmar sig sensorn. De skapar ett elektriskt fält mellan sin aktiva yta och föremålet som ska detekteras.
Anwendung: används för att upptäcka ett brett utbud av material inklusive metaller, plaster, vätskor och till och med människokroppar
Eigenschaften: De kan mäta genom icke-metalliska material och är känsliga för material med höga dielektriska egenskaper.