Czujniki zbliżeniowe lub detektory obecności używane są do realizacji wielu procesów automatyki przemysłowej. Jednym z popularnych rodzajów są czujniki pojemnościowe. Jak działają? W jakich dziedzinach przemysłu warto je wykorzystać?

Jak działają czujniki pojemnościowe?

Czujniki pojemnościowe mają podobną zasadę działania co czujniki indukcyjne. Wykrycie obiektu następuje wskutek pojawienia się zmiany w polu elektrycznego przed czołem czujnika. Odbywa się to za sprawą dwóch koncentrycznie rozmieszczonych metalowych elektrod, które tworzą kondensator otwarty. Powietrze pełni tutaj rolę izolatora. Zmiana impedancji tego kondensatora jest przetwarzana (jeśli jest ona mocno odbiegająca od impedancji bazowej, świadczy to o pojawieniu się obiektu) i w ten sposób powstaje sygnał wyjściowy czujnika pojemnościowego. Wykrycie obecności przedmiotu w przypadku czujników pojemnościowych wykorzystuje zasadę, która mówi o tym, że przenikalność elektryczna, a konkretniej stała dielektryczna, wszystkich ciał stałych oraz cieczy jest większa niż gazów (w tym również powietrza). Z uwagi na konieczność naładowania płytek kondensatora, detektory pojemnościowe cechują się wolniejszą odpowiedzią, niż czujniki indukcyjne. Czujnik pojemnościowy mimo to łączy w sobie prostotę oraz funkcjonalność, wykrywając wszystkie rodzaje obiektów.

Do czego używa się czujników pojemnościowych?

Czujniki pojemnościowe wykorzystywane są do wykrywania obiektów oraz jako czujniki odległości. Świetnie sprawdzają się do detekcji zarówno przedmiotów przewodzących, jak i nieprzewodzących prąd elektryczny (nie tylko ciał stałych, ale również produktów sypkich czy cieczy). W automatyce bardzo często stosowane są do zliczania produktów. Dzięki swojemu działaniu idealnie nadają się także do bezdotykowej detekcji zawartości w opakowaniach, np. płynu w butelkach. Oprócz tego bardzo często służą do określania poziomu wypełnienia w zbiornikach cienkościennych. W tym zastosowaniu czujnik montowany jest na płasko na określonej wysokości zbiornika. Ponadto czujniki pojemnościowe powszechnie wykorzystywane są podczas kontroli grubości różnych materiałów, np. blachy, drewna czy folii. Warto podkreślić, że czujniki pojemnościowe są w stanie wykryć przedmioty i ciecze przezroczyste, co pozwala na bardzo prostą i nieawaryjną detekcję. Uniwersalność tego typu podzespołów wynika z ich niewielkich rozmiarów oraz dostępności zróżnicowanych typów obudowy, które można dostosować do warunków otoczenia.

Czujniki pojemnościowe – rodzaje

Wybierając dowolny czujnik, przede wszystkim należy określić jakie zadanie ma on wykonywać oraz w jakich warunkach ma pracować. Z tego powodu czujniki pojemnościowe występują w różnych odsłonach, które pozwalają na dopasowanie konkretnego detektora bez utraty jego zalet i cech charakterystycznych. Kluczowa jest obudowa, która może być wykonana z tworzywa sztucznego albo trwalszych materiałów, które są odporne na wysoką lub niską temperaturę, kontakt z substancjami żrącymi czy zakłóceniami pochodzącymi z otoczenia. Jeśli chodzi o źródło zasilania, na rynku dostępne są zarówno czujniki pojemnościowe zasilane z sieci (napięcie przemienne), jak i modele wymagające napięcia stałego (12 V/24 V). Daje to różne możliwości montażu – bez względu na dostęp lub brak zasilania sieciowego. Kolejnym aspektem jest zakres pomiarowy. Typowy czujnik pojemnościowy wykrywa obiekty od około 3 mm do nawet kilkuset mm.

Czujniki pojemnościowe w automatyce przemysłowej z powodzeniem zastępują czujniki indukcyjne, gdyż charakteryzują się dokładnością pomiaru oraz dużą uniwersalnością.

Źródło: newtech.com.pl – taśma magnetyczna