Kapazitive Näherungsschalter eignen sich zur berührungslosen oder kontaktlosen Erkennung nahezu aller Materialien. Mit dem kapazitiven Näherungssensor von LANBAO können Anwender die Empfindlichkeit anpassen und sogar nichtmetallische Behälter durchdringen, um darin enthaltene Flüssigkeiten oder Feststoffe zu erkennen.
01 Technischer Überblick
Ein Kondensator, bestehend aus zwei Platten, erzeugt beim Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld zwischen den Platten. Jedes Material, das in dieses Feld eintritt, verändert die Kapazität zwischen den Platten.
Ein Kondensator kann auch aus einer Platte bestehen. In diesem Fall ist die zweite „Platte“ der Erdungsdraht.
Alle kapazitiven Sensoren bestehen aus den gleichen Grundkomponenten.
1. Gehäuse – Verschiedene Formen, Größen und Baumaterialien
2. Grundlegendes Sensorelement – variiert je nach verwendeter Technologie
3. Elektronische Schaltung – wertet von Sensoren erfasste Objekte aus.
4. Elektrischer Anschluss – Versorgt mit Strom und gibt Ausgangssignale aus
Bei kapazitiven Sensoren besteht das Basissensorelement aus einem einzelnen Platinenkondensator, dessen andere Plattenverbindung geerdet ist. Bewegt sich das Objekt in den Erfassungsbereich des Sensors, ändert sich der Kapazitätswert und der Sensorausgang schaltet.
1. Kondensator
2. Verbindung
3. Induktionsoberfläche
02 Die Faktoren, die die Erfassungsreichweite des Sensors beeinflussen
Der induzierte Abstand bezeichnet den physikalischen Abstand, der eine Änderung des Schaltausgangs bewirkt, wenn sich das Zielobjekt der induzierten Oberfläche des Sensors in axialer Richtung nähert.
In unserem Produktdatenblatt sind drei verschiedene Abstände aufgeführt:
Erfassungsbereichbezieht sich auf den im Entwicklungsprozess festgelegten Nennabstand, der auf einem Zielwert für eine Standardgröße und ein Standardmaterial basiert.
Der tatsächliche ErfassungsbereichBerücksichtigt die Bauteilabweichung bei Raumtemperatur. Der ungünstigste Fall beträgt 90 % des nominalen Messbereichs.
Die tatsächliche BetriebsdistanzDie durch Luftfeuchtigkeit, Temperaturanstieg und andere Faktoren verursachte Drift des Schaltpunkts wird berücksichtigt; im ungünstigsten Fall beträgt sie 90 % der tatsächlichen induzierten Distanz. Ist die induktive Distanz kritisch, sollte dieser Wert verwendet werden.
In der Praxis weist das Objekt selten Standardabmessungen und -formen auf. Der Einfluss der Zielgröße wird im Folgenden dargestellt:
Noch seltener als Größenunterschiede sind Formunterschiede. Die Abbildung unten veranschaulicht den Einfluss der Zielform.
Es ist tatsächlich schwierig, einen formbasierten Korrekturfaktor anzugeben, daher sind Tests in Anwendungen erforderlich, bei denen der induktive Abstand von entscheidender Bedeutung ist.
Letztendlich ist der wichtigste Faktor für die induzierte Distanz die Dielektrizitätskonstante des Messobjekts. Bei kapazitiven Füllstandssensoren gilt: Je höher die Dielektrizitätskonstante, desto leichter lässt sich das Material erfassen. Als Faustregel gilt: Ist die Dielektrizitätskonstante größer als 2, ist das Material in der Regel detektierbar. Nachfolgend sind die Dielektrizitätskonstanten einiger gängiger Materialien als Referenzwerte aufgeführt.
03 Kapazitiver Sensor zur Füllstandserfassung
Um kapazitive Sensoren erfolgreich zur Füllstandsmessung einzusetzen, muss Folgendes sichergestellt sein:
Die Wände des Gefäßes sind nichtmetallisch.
Behälterwandstärke weniger als ¼" -½"
In der Nähe des Sensors befindet sich kein Metall.
Die Induktionsfläche wird direkt an der Wand des Behälters angebracht.
Potenzialausgleich zwischen Sensor und Behälter
Veröffentlichungsdatum: 14. Februar 2023