معرفی سنسور خازنی و کاربرد آن در صنعت

در این مقاله در مورد سنسورهای خازنی صحبت می کنیم. ما توضیح می دهیم که سنسور خازنی چیست و چگونه کار می کند.  همچنین در مورد ساختار اصلی این سنسورها بحث می کنیم ، در مورد کاربرد های حسگرهای خازنی صحبت خواهیم کرد و انواع آنها را مورد بررسی قرار می دهیم، همچنین به توضیح مزایا و معایب این سنسورها می پردازیم.

سنسور خازنی چیست؟

سنسور خازنی نوعی حسگر مجاورتی است که اجسام مجاور را از طریق اثر شدت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط حسگر تشخیص می دهد. برای شناسایی این اهداف، حسگرهای خازنی یک میدان الکتریکی از انتهای حسگر منتشر می کنند. هر هدفی که بتواند این میدان الکتریکی را مختل کند، توسط یک حسگر خازنی قابل شناسایی است.حسگرهای مجاورتی خازنی دستگاه‌های غیر تماسی هستند که می‌توانند وجود یا عدم حضور تقریباً هر جسمی با هر مواد تشکیل دهنده ای را تشخیص دهند.

سنسورهای خازنی توانایی تشخیص دو دسته هدف را دارند:

1. رساناها : شامل فلزات، آب، اسیدها، بازها و خون.
2. نارساناها :  مثل شیشه، پلاستیک و….

” برای خرید تابلو برق plc وارد شوید “

نحوه ی عملکرد سنسور خازنی

سنسور خازنی مانند یک خازن ساده عمل می‌کند. صفحه‌های فلزی به عنوان صفحه‌‌های خازن به یک اسیلاتور داخلی متصل شده و شئ مورد نظر می‌تواند باعث ایجاد تغییر در ظرفیت خازن شود. با نزدیک شدن شئ به صفحه‌ی سنسور، اسیلاتور نوسانات بیشتری را نشان می‌دهد تا زمانی که دامنه‌ی این نوسانات به سطح آستانه برسد و خروجی سیگنال تشخیص شئ را ارسال کند.

ساختار سنسور خازنی

سنسور خازنی از چهار قسمت اصلی ساخته شده است:

• بدنه سنسور : بدنه‌ی سنسور محفظه‌ای است که مدار اصلی سنسور را در خود جای می‌دهد. بدنه ی سنسور شامل صفحه‌ی دی‌الکتریک، اسیلاتور، آشکارساز و قسمت خروجی است.
• صفحه سنسور : صفحه‌ی سنسور که برای شناسایی اهداف استفاده می‌شود.
• چراغ نشان گر : چراغ نشانگر در انتهای مخالف صفحه‌ی سنسور قرار دارد. این چراغ زمانی روشن می‌شود که هدفی در محدوده سنسور باشد و در غیر این صورت خاموش می‌شود.
• کابل اتصال : کابل اتصال که در انتهایی‌ترین قسمت سنسور قرار دارد. این کابل در سنسورهای چهارسیمه شامل چهار سیم به رنگ‌های قهوه‌ای، آبی، سفید و سیاه است. سیم قهوه‌ای رنگ به ولتاژ ۲۴+ ولت و سیم آبی به ۲۴- ولت وصل می‌شود. سیم سفید، سیم معمولا بسته (Normally closed) خروجی است. سنسور در زمانی که شئ تشخیص داده نشده از طریق سیم سفید سیگنال ارسال می‌کند. سیم سیاه، سیم معمولا باز (Normally open) است که سیگنال تشخیص شئ از طریق آن ارسال می‌شود.

” برای اطلاع از قیمت تابلو برق طرح ریتال کلیک کنید “

کاربرد انواع سنسور خازنی

کنترل فاصله هد از سطح

در سیستم کنترل یک هد که می‌بایست با فاصله معینی روی یک سطح با سرعت و دقت بالا در حرکت باشد، نیاز به یک سنسور با حساسیت و پهنای باند بالا می‌باشد که بتواند تغییرات موقعیت هد را به سرعت و با دقت حس کند. یکی از انواع سنسورها که امروزه به طور متداول برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرند، سنسور خازنی می‌باشند که حساسیت و پهنای باند بالایی دارند. به عنوان مثال برای کنترل موقعیت یا فاصله هد هارد دیسک از سطح دیسک یا هد رباتی که برای ساخت برد‌ها و وسایل ظریف الکترونیکی به کار می‌رود، از این نوع سنسور‌ها استفاده می‌شود.در این کاربرد‌ها، یک سنسور را به هد متصل می‌کنند که با تغییر فاصله هد با سطح، ظرفیت خازنی سنسور تغییر می‌کند. در واقع در اینجا probe به عنوان صفحه متغیر خازن به کار می‌رود. با تغییر موقعیت هد،probe  نیز جابجا می‌شود و همین باعث تغییر ظرفیت خازن و تغییر ولتاژ خروجی سنسور می‌گردد.

سیستم وزن کردن در حرکت برای وسایل نقلیه

یک روش برای اندازه گیری وزن خودرو در حال حرکت، استفاده از سنسور خازنی است که البته با خازنهای معمولی تفاوت دارد. این ساختار نسبت به تداخل الکترومغناطیسی حساسیت کمتری دارد. این روش وزن کردن نسبت به روشهای دیگر خیلی راحتتر است و نیازی به توقف کامل وسیله نقلیه برای اندازه گیری وزن آن نیست.

اندازه گیری ضخامت مواد عایق

در این روش دو صفحه خازن ثابت هستند و دی الکتریک بین آن‌ها تغییر می‌کند. از آنجایی که تغییر ظرفیت، متناسب با تغییر ضخامت عایق بین صفحات است، از این روش می‌توان برای تعیین ضخامت مواد عایق استفاده کرد. این روش فقط برای تعیین ضخامت یک ماده خاص به کار می‌رود و سنسور برای همان ماده کالیبره شده است.

تشخیص پر شدن بطری‌ها

یکی از کاربردهای سنسور خازنی در صنعت تشخیص پر شدن بطری ها از مایع مورد نظر است. به این منظور بطری های برای پر شدن روی نوار نقاله حرکت می کنند.

کاربرد سنسور خازنی در تابلو بانک خازنی

سنسورهای خازنی در موارد مختلفی از جمله صنعت کاربرد دارند. برای مثال از آن‌ها در تابلو بانک خازنی نیز استفاده می‌شود. از سنسورهای خازنی به منظور کنترل سطح مخازنی که از مواد پودری، مایع و یا دانه دانه پر می‌شوند، استفاده می‌شود. این سنسورها به منظور کنترل وضعیت برنامه ماشین‌آلاتی که برای شمارنده‌ها و یافتن مواد فلزی و غیرفلزی کاربرد دارند، استفاده می‌شوند.

انواع حسگرهای خازنی

• آنالوگ : سنسور خازنی آنالوگ مشابه سنسورهای خازنی استاندارد عمل می کند، اما بسته به نحوه استفاده از آن، مزایای بیشتری را ارائه می دهد. این سنسورها برای انتخاب مواد، نظارت بر ضخامت و اختلاف غلظت عالی هستند.
• مینیاتوری : نوع سنسور خازنی به صورت ویفری یا استوانه ای قابل دسترس است و امکان قرار دادن آن را در کوچکترین فضاها فراهم می کند. این حسگرها در درجه اول برای نظارت مداوم بر فرآیندهای ماشین و همچنین به عنوان آشکارساز برای شمارش کار استفاده می شوند. سرهای سنسور مینیاتوری به تقویت کننده خارجی نیاز دارند تا بهترین تناسب را در فضاهای تنگ فراهم کنند.
• درجه حرارت بالا : سنسورهای خازنی با دمای بالا در کاربردهایی که سر سنسور در معرض دماهای شدید قرار دارد استفاده می شود. حتی در شدیدترین شرایط، این سنسورها می توانند مایعات، سطوح دما و کالاهای حجیم را حتی در تماس مستقیم با مواد با دماهای بالا تشخیص دهند.
• استوانه ای : سنسورهای خازنی استوانه ای بزرگتر از سنسورهای مینیاتور هستند. این سنسورها دارای فاصله سنجش متغیر، عرض های بدنه متنوع و گزینه های نصب هموار و غیر هم سطح هستند و قابلیت تشخیص سطح را دارند.

مزایا و معایب سنسور خازنی

مزایا

• شناسایی اهداف غیرفلزی .
• تشخیص وزن اجسام کوچکی که سوئیچ های محدود مکانیکی نمی توانند آنها را تشخیص دهند.
• دارای نرخ سوئیچینگ بالا برای پاسخ سریع در برنامه های شمارش اشیا.
• کمک به شناسایی اهداف مایع از طریق موانع غیر فلزی.
• دارای عمر عملیاتی طولانی به دلیل تعداد تقریبا نامحدود چرخه های عملیاتی
• سهولت نصب و قابلیت تنظیم.
• شناسایی اهداف متراکم.
• هزینه کمتر.
• دارای حساسیت بیشتر و قابلیت کار با نیروی کمتر.
• قابلیت اندازه گیری نیرو، فشار و رطوبت .
• دارای وضوح بالا و پاسخ فرکانسی گسترده.

معایب

• اندازه گیری ظرفیت از اندازه گیری مقاومت دشوارتر است.
• سنسورهای مجاورتی خازنی دقت کمتری نسبت به سنسورهای القایی دارند.

کلام آخر

در این مطلب به معرفی سنسور خازنی و کاربرد آن در صنعت پرداختیم و توضیح دادیم که دارای چه مزایا و معایبی می باشد و از چه ساختاری تشکیل شده است. شما عزیزان می توانید جهت اطلاعات بیشتر در مورد انواع قطعات برقی و همچنین اطلاع از قیمت تابلو برق صنعتی و دیگر تابلوهای برق با کارشناسان آسیا تابلو در تماس باشید.