Apa itu sensor kapasitif?

Seperti beberapa jenis sensor lainnya (misalnya, sensor induktif), sensor kapasitif bekerja tanpa kontak fisik dengan objek yang diselidiki. Dengan kata lain, jenis sensor ini adalah perangkat non-kontak. Dengan bantuan mereka, bahan yang konduktif secara elektrik dan non-konduktif dapat dideteksi. Karena sifat ini, sensor kapasitif dapat digunakan di tempat-tempat di mana, misalnya, sensor induktif tidak berlaku.

Apa itu sensor kapasitif, struktur dan mode operasinya

Sensor jenis ini tidak terlalu kompleks sebagai sebuah perangkat dan biasanya terdiri dari:

Kandang

Tubuh memungkinkan untuk mengumpulkan semua elemen menjadi satu kesatuan. Selain itu, ini memberikan perlindungan yang andal terhadap elemen dari faktor eksternal yang dapat mempengaruhi keefektifannya. Badan sensor kapasitif biasanya terbuat dari kuningan atau poliamida.

Konektor

Ini adalah resin khusus yang melindungi elemen sensor dari kelembaban atau zat berbahaya lainnya.

Pelatuk

Pemicu menghasilkan daya sinyal switching yang diperlukan dan jumlah histeresis (ini adalah perbedaan jarak sebelum dinyalakan).

LED

LED menyediakan pengaturan cepat dan menunjukkan posisi sakelar.

Amplifier

Menguatkan sinyal keluaran ke nilai yang diinginkan.

Demodulator

Demodulator mengubah osilasi frekuensi tinggi hingga tegangan berubah.

Generator

Ini menciptakan medan listrik yang bekerja pada objek.

Elektroda

Permukaan kerja sensor kapasitif biasanya berupa dua buah elektroda yang berfungsi sebagai pelat kapasitor yang dihubungkan ke loop umpan balik generator. Dia, pada gilirannya, dikonfigurasi untuk mengubah kekuatannya saat mendekati objek yang dikendalikan.

Akibat getaran ini, saat sensor mendekati suatu objek, generator menghasilkan amplitudo yang meningkat, yang diproses dan menghasilkan sinyal keluaran.

Sensor kapasitif digerakkan oleh benda-benda penghantar listrik dan dielektrik. Saat benda konduktif mendekat, jarak penginderaan menjadi jauh lebih besar daripada saat benda uji adalah dielektrik (jarak reaksi bergantung pada konstanta dielektrik).

Menggunakan
Penggunaan sensor jenis ini sangat luas dan bervariasi. Mereka banyak digunakan dalam sistem kontrol proses industri di hampir semua industri.

Mereka digunakan dalam sensor parkir mobil dan untuk mengontrol pengisian tangki dengan zat cair, curah dan gas, untuk sakelar pada saluran otomatis, untuk pusat mesin, mesin, konveyor, sistem alarm, dan lainnya.

Jenis sensor kapasitif dan aplikasinya

Sensor jarak

Saat ini, salah satu sensor kapasitif yang paling umum digunakan adalah sensor jarak, yang selain sangat andal, memiliki berbagai keunggulan yang sangat luas.

Sensor jenis ini digunakan di hampir semua area karena harganya sangat terjangkau. Mereka digunakan untuk memantau tingkat pengisian berbagai wadah, tegangan kontrol, sinyal jika terjadi masalah pada jalur produksi dan lain-lain.

Encoder kapasitif untuk gerakan sudut dan linier

Sensor jenis ini digunakan dalam industri seperti teknik mesin, energi, transportasi, konstruksi dan lain-lain.

Inclinometer

Inklinometer kapasitif digunakan pada anjungan minyak dalam sistem perataan, untuk menentukan deformasi penyangga, untuk memantau dan mengontrol kemiringan jalan dan rel kereta api selama konstruksi, untuk menentukan kualitas mobil, kapal, lift, peralatan pengangkat, mesin pertanian untuk menentukan perpindahan sudut dari benda-benda berputar, seperti sebagai poros, roda gigi dan mekanisme, baik yang diam maupun yang dapat digerakkan.

Sensor level kapasitif

Sensor jenis ini digunakan dalam sistem pemantauan, regulasi, dan kontrol proses di industri makanan, farmasi, kimia, dan minyak bumi.

Mereka sangat efektif dalam menangani cairan, padatan curah, zat kental konduktif dan non-konduktif, dan dalam lingkungan kerja yang keras di ruangan atau tempat di mana debu atau kondensasi menumpuk.

Sensor kapasitif banyak digunakan di industri yang memerlukan pengukuran yang akurat dari tekanan total, ketebalan bahan dielektrik, kelembaban, deformasi linier dan sudut, dan lain-lain.

Klasifikasi sensor kapasitif sesuai dengan metode implementasinya

Semua jenis sensor kapasitif dapat dibagi menjadi dua kelompok: sensor dengan satu dan dua tangki. Yang terakhir dibagi lagi menjadi diferensial dan semi-diferensial.

Sensor kapasitansi tunggal memiliki desain yang sederhana dan merupakan kapasitor variabel. Sensor jenis ini memiliki beberapa kelemahan, antara lain pengaruh lingkungan yang signifikan seperti kelembaban dan suhu.

Kerugian dari sensor dengan desain diferensial adalah perbedaannya dari sensor dengan kapasitansi tunggal, dan sensor diferensial memiliki setidaknya tiga kabel penghubung antara sensor dan alat pengukur untuk menetralkan efek negatif dari kelembapan dan suhu.

Namun, karena kelemahan kecil ini, sensor diferensial secara signifikan meningkatkan akurasi dan stabilitasnya dan dengan demikian memperluas bidang aplikasinya.

Kelebihan dari sensor kapasitif
Dibandingkan dengan sensor optik, induktif, dan piezoelektrik pesaing, sensor kapasitif memiliki banyak keunggulan, antara lain:

• kemudahan produksi - bahan murah digunakan untuk pembuatan sensor kapasitif, yang memengaruhi harga akhir produk;
• ukuran dan berat kecil;
• konsumsi daya rendah;
• tingkat sensitivitas tinggi;
• non-kontak (mereka tidak harus dekat dengan objek studi;
• umur panjang;

Adaptasi yang mudah dari desain sensor untuk berbagai tugas dan pengukuran.

Kekurangan:
Beberapa kelemahan terbesar dari sensor kapasitif adalah:

• tingkat konversi (transfer) yang relatif kecil;
• kebutuhan untuk bekerja pada frekuensi di atas 50 Hz;
• kinerja dapat dipengaruhi oleh debu dan kelembapan, dan sensor dapat mendeteksi pengukuran yang salah;
• sensitivitas suhu.

Sensor kapasitif mudah dirancang, menghasilkan desain yang tahan lama dan andal. Parameter kapasitor hanya bergantung pada karakteristiknya dan tidak bergantung pada properti bahan yang digunakan, jika dipilih dengan benar.

Masalah kepekaannya terhadap suhu dapat diselesaikan dengan memilih bahan yang sesuai untuk pelat dan insulasi yang sesuai untuk pengikatannya. Hanya tetap meningkatkan perlindungannya terhadap efek berbahaya dari debu, kelembapan, dan radiasi ion, dan jenis sensor ini akan memiliki jangkauan aplikasi yang lebih luas.

Dan akhirnya, kami dapat meringkas ...

Sensor kapasitif menggunakan gaya mekanis yang sangat kecil yang mereka butuhkan untuk menggerakkan bagian yang bergerak, menyesuaikan output sistem, dan beroperasi dengan akurasi tinggi. Semua ini membuat sensor ini sangat diperlukan untuk pengukuran elemen konduktif dan non-konduktif yang akurat.

Pertanyaan dan Jawaban:

Apa itu sensor kapasitif? Kapasitif tunggal, kapasitif ganda. Pada gilirannya, mereka dibagi menjadi: linier, sudut, inclinometer, sensor level, transduser tekanan.

Untuk apa sensor kapasitif dan bagaimana cara kerjanya? Dalam sensor seperti itu, parameter yang diukur berubah, yang menyebabkan perubahan resistansi. Sensor semacam itu digunakan untuk mengubah nilai kelembaban, tekanan, gaya mekanis, dll.

Bagaimana cara kerja sensor level kapasitif? Dalam sensor seperti itu, karena perubahan level yang diukur, kapasitansi kapasitor juga berubah (dibentuk oleh probe dan dinding reservoir - semakin banyak cairan di reservoir, semakin tinggi kapasitasnya).