Übersicht kapazitive Sensoren
Technologie

Technologieübersicht

Kapazitive Sensoren erfassen berührungslos jedes Material. Mit ifms kapazitiven Näherungssensoren kann der Benutzer die Empfindlichkeit einstellen, um Flüssigkeiten oder Feststoffe, sogar durch nichtmetallische Behälterwände zu erfassen.

Ein Kondensator besteht aus zwei Platten und generiert dazwischen bei Stromzufuhr ein elektrisches Feld. Jeder Stoff, welcher in dieses Feld eintritt, verändert die Kapazität an diesen Platten.

Ein Kondensator kann ebenfalls aus einer einzigen Platte bestehen. In diesem Fall ist der Erdboden die zweite "Platte".

Alle kapazitive Sensoren haben die selben Grundkomponenten:

Gehäuse - verschiedene Formen, Größen und Werkstoffe
Elementarsensorelement - unterschiedlich je nach Technologie
Elektronik - wertet die vom Sensor ermittelten Daten aus
Elektrischer Anschluss - stellt Leistung und Signale zur Verfügung

Bei kapazitiven Sensoren ist das grundlegende Sensorelement ein Plattenkondensator in dem eine der Platten geerdet ist. Wenn das Target in das Sensorfeld eindringt, verändert sich die Kapazität und der Ausgang wird durchgeschaltet.

Kondensator
Anschluss
aktive Fläche

Einflüsse auf den Schaltabstand

Unsere Datenblätter bestimmen 3 verschiedene Erfassungsabstände.

Der Schaltabstand bezieht sich auf die Nennreichweite welche während der Entwicklung festgelegt wurde und basiert auf einem Target normaler Größe und Materials.
Der Realschaltabstand berücksichtigt Abweichungen der Komponenten bei Raumtemperatur und macht im ungünstigsten Fall 90% des Nennschaltabstandes aus.
Der Arbeitsabstand berücksichtigt den Schaltpunktdrift welcher wegen Luftfeuchtigkeit, hohen Temperaturen, etc. entsteht und macht im ungünstigsten Fall 90% des Realschaltabstandes aus. Dieser Abstand sollte evaluiert werden, falls der Schaltabstand kritisch ist.

Erfassungsbereich
Schaltabstand (mm)	4
Realschaltabstand Sr (mm)	4 ± 10%
Arbeitsabstand (mm)	0...3.25

Besonders die Form weicht häufig ab. Es ist schwierig einen Korrekturfaktor bereitzustellen der auf der Form basiert. Deshalb sollten Prüfungen durchgeführt werden, wenn der Schaltabstand kritisch ist.

Schließlich trägt hauptsächlich die Dielektrizitätskonstante zur Beeinflussung des Schaltabstandes bei. Bei kapazitiven Füllstandsensoren ist es einfacher das Material zu erfassen, je höher die Dielektrizitätskonstante ist. Im Allgemeinen gilt die Faustregel: wenn die Dielektrizitätskonstante >2 beträgt, sollte das Material zu erfassen sein. Das Folgende ist eine allgemeine Richtlinie von Dielektrizitätskonstanten für bestimmte Materialien. Diese Angaben dienen nur zu Referenzzwecken.

Das Bild zeigt den generellen Einfluss der Form.

Kapazitive Sensoren für die Füllstanderkennung

Für eine erfolgreiche Füllstandabfrage mit Hilfe von kapazitiven Sensoren achten Sie darauf, dass:

die Behälterwand nicht metallisch ist
die Behälterwand weniger als ¼” – ½” dick ist
kein Metall in unmittelbarer Nähe des Sensors ist
die aktive Fläche des Sensors direkt auf der Behälterwand sitzt
der Sensor und die Behälterwand auf dem selben Potenzial geerdet sind


High- und Low-Pegel Partikelerkennung	High- und Low-Pegel Flüssigkeitserkennung