021-22226994
4.6 /5 20 5 1
سنسورهای خازنی

سنسور خازنی – Capacitive sensor


معرفی سنسور: سنسورهاي خازنی سنسورهاي بدون تماس و بدون کنتاکت الکتریکی هستند که در مقابل فلزات و اغلب غیر فلزات عمل می نمایند. این نوع سنسورها یکی از انواع سنسورهای مجاورتی هستند. اساس کار آنها برمبنای تغییر ظرفیت خازن می باشد. از این سنسورها بیشتر برای اجسام غیر فلزات استفاده می شود زیرا بهتر است برای فلزات از سنسور القائی استفاده شود.
مشخصات: این نوع سنسور نیز همانند دیگر سنسورهای مجاورتی می توانند در نوع های متفاوتی تولید شوند
.
- دو مدل نرمال باز (NO) و نرمال بسته (NC) هستند.
- نوع دیگری با خروجی دارای قابلیت اتصال PNP و NPNو عملکرد NO و NC (یک سنسور با قابلیت چهار سنسور)
- در انواع شکل های متفاوت از جمله استوانه ای، مکعبی و.. تولید می شوند.
- در دو نوع Flush و Non-Flush وجود دارد.

از ویژگی‌های این سنسورها غیر تماسی بودن (Non-contact) آنها است به این معنی که در آن‌ها هیچ اتصال مکانیکی میان قسمت‌های متحرک و قسمت‌های ثابت وجود ندارد. این خاصیت منجر به افزایش طول عمر آن‌ها می‌شود.
اصول عملکرد: ساختمان این سنسورها از چهار قسمت تشکیل شده است : قسمت اساسی اسیلاتور(oscillator) از دو قطعه فلزي تشکیل شده ، وضعیت قرارگیري این قطعات فلزي نسبت بهم طوري که باعث ایجاد یک ظرفیت خازنی می شود . هرگاه قطعه اي با ضریب الکتریکی E به صفحه حساس نزدیک گردد باعث تغییر ظرفیت خازنی بین صفحات می شود . این تغییر ظرفیت خازنی باعث تغییر دامنه خروجی اسیلاتور می شود . دمدولاتور(Demodulator)  دامنه اسیلاتور را آشکار می کند و این مقدار را با سطح مرجع مقایسه می نماید . هرگاه دامنه این مقدار از دامنه مرجع بیشتر باشد ، خروجی سنسور تحریک می شود و سنسور فعال می شود.


 
 در این سنسورها ظرفیت خازن و میزان دی الکتریک (ماده ی میان صفحات) با فرمول زیر تغییر می کند:





دسته بندی سنسورهای خازنی
:
  • ازنظر تعداد خروجی این سنسورها به سه دسته ی 2سیم ، 3سیم و 4سیم تقسیم می شوند.
  • سنسورهای سه سیمه معمولا در خروجی دارای ترانزیستور هستند. یعنی در خروجی این سنسورها یک ترانزیستور وجود دارد که حالت قطع یا اشباع این ترانزیستور حالت 0 و 1 در خروجی ایجاد می کند.
  • سنسورهای چهارسیمه علاوه بر ترانزیستور می توانند یک سیم دیگر برای اتصال به شبکه نیز داشته باشند. (IOT) همچنین می توانند خروجی ها به صورت مکملی استفاده شوند.
  • ازنظر نوع خروجی به دو دسته نرمال باز (NO) و نرمال بسته (NC) تقسیم می شوند:
  • نرمال باز: هنگامی که سنسور اجسام را احساس نمی کند کنتاکت ها و یا رله در حالت باز هستند اما هنگامی که وجود آن را سنسور احساس کند، کنتاکت ها از حالت باز به حالت بسته تغییر پیدا می کنند.
  • نرمال بسته: درحالت معمول کنتاکت ها به صورت بسته هستند اما هنگامی که خروجی سنسور فعال می شود و سنسور شیء را تشخیص داده است، کنتاکت ها و یا رله به صورت باز می شوند.
  • همچنین از نظر نوع عملکرد می توانند به دو صورت Flush و Non-flush تقسیم بندی شوند.
  • نوع Flushکه به اسم Shielded نیز شناخته می شود . این نوع ازنظر تشخیص اشیاء محدودتر است زیرا تنها زمانی که تنها در مقابل آن قرار بگیرد را می تواند تشخیص بدهد.
  • نوع Non-flushکه به اسم Unshieldedنیز شناخته شده است سنسوری است که هم از اطراف و هم از مقابل می تواند اجسام را تشخیص بدهد. این سنسور محدودیتی ندارد.
  • از نظر ظاهری این نوع سنسورها تنوع بالایی دارند. می توانند در شکل های مکعبی، استوانه ای و.. تولید شوند و همچنین از نظر اندازه ی قطر در نوع استوانه ای متنوع هستند. جنس بدنه ی آنها می تواند فلز یا پلاستیک باشد و همچنین طول سیم متصل به آنها نیز می تواند متفاوت باشد.
  • ازنظر جریان نیز به دو دسته ی سنسور با جریان مستقیم (DC) و سنسور با جریان متناوب (AC) تقسیم بندی می شوند:
  • جریان متناوب: در این سنسورها بار با سنسور به صورت سری قرار می گیرد و این مدل سنسورها به دو صورت نرمال باز و نرمال بسته ساخته می شوند
  • جریان مستقیم: این نوع سنسورها نیز به دو صورت نرمال باز و نرمال بسته ساخته شده که اگر خروجی مثبت باشد از نوع PNP واگر خروجی منفی باشد از نوع NPN می باشد.
نحوه نصب سنسورهای خازنی:
برای قرار دادن دو یا چند سنسور خازنی در کنار و یا مقابل یکدیگر باید شرایط خاصی لحاظ شود تا روی یکدیگر اثر نگذارند. در مورد سنسورها با غلاف فلزی حداقل فاصله دو سنسور بیشتر از قطر سطح احساس سنسور درنظر گرفته می شود اما در مورد سنسورهایی که سطح تماس آنها خارج از غلاف فلزی است حداقل فاصله سنسور باید بیشتر از دوبرابر سطح حساس سنسور درنظر گرفته شود.
برای نصب دو سنسور در مقابل یکدیگر باید فاصله دو سنسور بیشتر از شش برابر فاصله ی سوئیچینگ نامی درنظر گرفته شود.

حفاظت سنسورها :
خروجی سنسورهای صنعتی دربرابر ولتاژ معکوس حفاظت شده هستند ولی اگر سیم خروجی و تغذیه اشتباه وصل بشوند، امکان آسیب دیدن سنسور وجود دارد. روی برخی سنسورها دو LED قرار داده شده است که یکی برای مشخص کردن اتصال کوتاه خروجی است و گاهی اوقات چشمک زن شدن LED می تواند به منزله اخطار و اشکال باشد.
خروجی سنسور:
خروجی سنسورها علاوه بر NO ویا NC بودن و یا حتی مکمل( ترکیبی از NO و(NC   می تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال باشد.

- خروجی آنالوگ:خروجی این سنسورها به صورت ولتاژ یا جریان پیوسته است و با تغییر فاصله سنسور از شیء، ولتاژ یا جریان خروجی تغییر پیدا می کند.
- خروجی دیجیتال: این خروجی به شما اجازه می دهد که ولتاژ را توسط یک کامپیوتر کنترل کنید. درواقع کامپیوتر نمی تواند خروجی پیوسته و یا آنالوگ را پردازش کند پس آن را به کدهای صفر و یک تبدیل می کند.

اکثریت سنسورهای موجود در بازار خروجی آنالوگ دارند.
تفاوت این سنسورها با سنسورهای القائی و مغناطیسی:
  • این نوع سنسورها قادر به تشخیص همه ی اشیاء (فارغ از جنس آنها) می باشند درحالی که سنسورهای مغناطیسی تنها قادر به تشخیص مگنت ها و همچنین سنسورهای القائی تنها قادر به تشخیص فلزات هستند.
  • رنج تشخیص این نوع سنسورها با دو نوع دیگر متفاوت است. سنسورهای مغناطیسی از 1.7 میلیمتر الی 100 میلیمتر ، سنسورهای القائی از 0.2 میلیمتر الی 120 میلیمتر و سنسورهای خازنی از 4 میلی متر الی 60 میلیمتر .

مزایای سنسورهای خازنی :
  • ارزان قیمت هستند
  • عدم ایجاد نویز و قابلیت نویز پذیری بالا
  • مقابل در برابر عوامل محیطی سخت
  • فرکانس سوئیچینگ بالا
  • عمر طولانی به دلیل نداشتن کنتاکت های مکانیکی
  • به توان خروجی بسیار کمی نیاز دارد
کاربرد سنسورهای خازنی:
  • شمارش تولید
  • کنترل سطح مخازن
  • کنترل حرکت پارچه
  • جدا کردن قطعات فلزی از غیرفلزی
  • تشخیص ارتفاع قطعات
  • کنترل وجود محصول در بسته بندی
  • تشخیص پارگی در قرقره و یا نوار نقاله برای محصولات مختلف
تنظیم فاصله سوئیچینگ :
در عملکرد سنسورهاي خازنی عواملی مانند رطوبت هوا ، گرد و غبار و ... بر فاصله سوئیچینگ تاثیر می گذارد .
فاصله سوئیچینگ به نوع قطعه بستگی دارد و مهمترین ضرایت تصحیح براي قطعات مختلف به شرح جدول زیر است :

!! هنگام تنظیم سنسورهاي خازنی به این نکته توجه شود که فاصله سوچینگ این سنسورها هنگامی که قطعه فلزي در مقابل سنسور قرار می گیرد نباید بیشتر از مقدار نامی آن که در مشخصات سنسور ذکر شده است باشد .
فاصله سوئیچینگ سنسورهاي خازنی توسط پتانسیومتر قابل تنظیم است .

 
جهت کسب هرگونه اطلاعات بیشتر با شرکت مهرکاناز با شماره 22226994-021 تماس حاصل فرمایید.
 
(برای دانلود مطالب به قسمت مقالات در صفحه ی آموزش مراجعه بفرمایید.)
 
  • مشخصات
  • دانلود
4.8 /5 20 5 1
نظرات خود را اینجا بنویسید

سنسورهای خازنی Average rating: 4.75026162245789, based on 89 reviews from $0.0000 to $0.0000