電容式傳感器（電容式接近開關(guān)）工作原理和應(yīng)用詳述 第1張

電容式傳感器（電容式接近開關(guān)）功能原理

電容式接近開關(guān)可以檢測導(dǎo)電體或不導(dǎo)電體材料，固體或液體材料。它可以用來監(jiān)控容器內(nèi)產(chǎn)品的液位，檢查填充和包裝系統(tǒng)的內(nèi)含物品，以及在順序控制系統(tǒng)、傳送帶系統(tǒng)等場合，實現(xiàn)物體檢測、定位、監(jiān)控和計數(shù)等功能。

可以用于檢測下列介質(zhì)：

固體：

木材、陶瓷、玻璃、紙疊、塑料、石材、橡膠、冰、有色金屬、土豆；

液體：

水、油、飲料、粘合劑、涂料；

顆粒：

塑膠粒、顆粒產(chǎn)品、糧食、飼料、木片；

粉末：

燃料、洗滌劑、沙、水泥、化肥、鹽、糖、面粉、咖啡。


電容式傳感器（電容式接近開關(guān)）技術(shù)說明

電容式接近開關(guān)的功能是評估操作頭對開關(guān)感應(yīng)面電場施加的影響。電容器是由一個位于感應(yīng)面之后的傳感器電極和一個接地操作頭組成的，它的電容量隨著物體的接近程度而隨之增加。

電容的增強取決于操作頭的電導(dǎo)率、介電常數(shù)、質(zhì)量、表面積和它到傳感器電極的距離。電容式接近開關(guān)配備了RC振動器，它的增益系數(shù)在前述電容器發(fā)生電容量上升，而導(dǎo)致振蕩時，隨之增加。在接近開關(guān)中，振蕩所需電容量由內(nèi)置電位計對振蕩器反饋測量得到。

響應(yīng)靈敏度，即給定操作頭的感應(yīng)距離，可以通過這種方式進行調(diào)整。振蕩器向評估電路輸出信號，觸發(fā)開關(guān)放大器。

與接近的導(dǎo)電材料發(fā)生響應(yīng)時，觸發(fā)物體和傳感器感應(yīng)面之間形成了電容板。電容的改變量和隨之實現(xiàn)的感應(yīng)距離將會變得很大。

當(dāng)與接近的不導(dǎo)電材料ε>1發(fā)生響應(yīng)時，只有介電常數(shù)發(fā)生有效改變。電容增加量小于導(dǎo)電材料的增加量。產(chǎn)生的感應(yīng)距離也小。

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以上數(shù)值僅表示響應(yīng)靈敏度的期望大小，而在實際應(yīng)用中，觸發(fā)物體和周圍環(huán)境的具體性質(zhì)對于響應(yīng)距離是有很大的影響的。為了確保無故障工作，還必須考慮濕度對系統(tǒng)的影響。含有大量水分的材料，如木材或紙張，會顯著增加感應(yīng)距離。

電容式接近開關(guān)可以分為齊平安裝與非齊平安裝

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采用非齊平方式安裝接近開關(guān)時，開關(guān)周圍必須留有一定空隙，而且不能包含對開關(guān)有影響的材料。由于電容式接近開關(guān)配備調(diào)節(jié)裝置，非齊平安裝時，空隙變小不會對安裝造成影響。非齊平安裝的電容式接近開關(guān)對污垢和凝水不敏感。

齊平安裝方式的接近開關(guān)內(nèi)置絲網(wǎng)印刷電極，它與電路接地相連。由于電容器的兩個電極非常接近，齊平安裝的電容式接近開關(guān)非常適合感應(yīng)電介質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的缺點是系統(tǒng)對凝水或污垢的靈敏度上升。

如果電容式接近開關(guān)安裝在一起或相對的位置，它們之間將互相發(fā)生影響。在這種配置下，齊平安裝的開關(guān)響應(yīng)靈敏度要顯著小于非齊平安裝的開關(guān)。實際應(yīng)用時，試驗距離應(yīng)在2倍外殼直徑到8倍外殼直徑之間。當(dāng)距離大于8倍外殼直徑時，開關(guān)之間的影響可以忽略不計。

感應(yīng)面：電容式接近開關(guān)的感應(yīng)面是電磁場的發(fā)出點。該點位于螺紋套管型或光滑圓柱型開關(guān)的端面。非圓柱形限位開關(guān)會在相應(yīng)面上用符號進行標(biāo)記。

影響力：電容式接近開關(guān)的影響力指的是被測介質(zhì)進入電磁場后開關(guān)狀態(tài)的改變量。

標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)指的是厚度為1mm，由FE 360制成的方形板。

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方形目標(biāo)側(cè)邊長度 “ a” 表示由感應(yīng)面所確定的圓的直徑。它的邊長取感應(yīng)面直徑和三倍名義感應(yīng)距離中的較大值。目標(biāo)必須接地以保證相當(dāng)?shù)母袘?yīng)距離。長方形電容式接近開關(guān)的感應(yīng)距離由接地目標(biāo)測量得到，其中接地目標(biāo)的大小與限位開關(guān)感應(yīng)面大小一致。

感應(yīng)距離：感應(yīng)距離可以改變輸出級的狀態(tài)，它可以影響物體和感應(yīng)面之間的距離。

名義感應(yīng)距離 (sn)：它是特定設(shè)備的特征值，不考慮公差、溫度和電壓變化等因素。

實際感應(yīng)距離 (sr)：實際感應(yīng)距離在額定電壓和23 °C +/–5 °C的夕卜界溫度下測量得到。它的大小必須在名義感應(yīng)距離大小的90% - 110%之間。

有效感應(yīng)距離 (su)：有效感應(yīng)距離是在允許溫度和電壓范圍內(nèi)測得的距離。它的大小應(yīng)在實際感應(yīng)距離的80% - 120%之間。

保證感應(yīng)距離 (sa)：（工作感應(yīng)距離）：它是可以在溫度、電壓以及公差變化影響下有效使用的距離。它的大小在名義感應(yīng)距離的0%到72之間。

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再現(xiàn)性：開關(guān)距離的再現(xiàn)性是指實際感應(yīng)距離的重復(fù)精度，它是在外界溫度為18 °C到28 °C范圍內(nèi)，電源電壓最大不偏離額定電壓5%時，由8小時內(nèi)兩個連續(xù)開關(guān)操作測得。任意兩個測量值之差不得超過實際感應(yīng)距離的10%。

開關(guān)滯后：開關(guān)滯后指的是物體接近目標(biāo)時的啟動點和物體遠離接近開關(guān)時的關(guān)閉點之間的差值，以實際感應(yīng)距離的百分比表示。

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開關(guān)頻率：開關(guān)頻率按照EN 60947-5-2標(biāo)準(zhǔn)測得。邊長為 “a” 的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)安裝在一塊以 “2a” 為間隔，施加最小影響力的圓盤上，然后在名義感應(yīng)距離一半的位置經(jīng)過接近開關(guān)進行測試。當(dāng)啟動或關(guān)閉時間低于50微秒時，開關(guān)頻率達到最大值。對于交流接近開關(guān)來說，開關(guān)頻率在啟動和關(guān)閉時間等于電源頻率的半波長時。

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溫度范圍：根據(jù)DIN，溫度范圍從–25 °C到70 °C。在這個范圍內(nèi)，可以保證開關(guān)可靠地工作。

防護等級

根據(jù)ID代碼，外殼可以防塵防水，達到IP65或IP67級別（符合DIN 40050標(biāo)準(zhǔn)）。

連接電纜

提供的PVC絕緣標(biāo)準(zhǔn)連接電纜。同時提供硅膠護套、聚氨酯護套、輻射交聯(lián)PVC或特氟龍絕緣套的特殊版本。

插頭連接

對于現(xiàn)今的電子接近開關(guān)來說，插頭連接已經(jīng)和固定電纜一樣重要。電容式接近開關(guān)可以配備各種類別的插頭連接。

電容式傳感器（電容式接近開關(guān)）重要信息

電容式傳感器能夠檢測導(dǎo)電或不導(dǎo)電材料，固體、液體、顆?；蚍勰２贿^在實際應(yīng)用中，必須考慮一些關(guān)鍵條件。

感應(yīng)距離

名義感應(yīng)距離是特定且根據(jù)DIN EN60947-5-2/98標(biāo)準(zhǔn)在工廠完成設(shè)定的。當(dāng)相應(yīng)尺寸的導(dǎo)電材料接近傳感器時，感應(yīng)距離可以達到最大值。

在不導(dǎo)電材料接近時，待檢測材料的介電常數(shù)ε是關(guān)鍵因素。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，特定感應(yīng)距離隨著特定因素改變而變化，該因素和介電常數(shù)有關(guān)。這些表格內(nèi)的數(shù)值僅表示響應(yīng)靈敏度的期望大小，觸發(fā)物體的特定性能（直徑、厚度、濕度等）和環(huán)境條件（接地）對響應(yīng)距離影響也很大。在大多數(shù)情況下，可以通過調(diào)整內(nèi)置電位計，以實現(xiàn)適應(yīng)特定場合的目的。

空隙

采用非齊平方式安裝限位開關(guān)時，開關(guān)周圍必須留有一定空隙，而且不能包含對開關(guān)有影響的材料。非齊平安裝的電容式傳感器的特點是對污垢和凝水不敏感。齊平安裝的電容式傳感器的設(shè)計使它們特別適合于感應(yīng)介電物體。由于電容式接近開關(guān)配備調(diào)節(jié)裝置，非齊平安裝時，空隙變小不會對安裝造成影響。非齊平安裝的電容式接近開關(guān)對污垢和凝水不敏感。不過靈敏度增強，可能不利于上述附加效應(yīng)的發(fā)生。

如果電容式接近開關(guān)安裝在一起或相對的位置，在實際應(yīng)用時，試驗距離應(yīng)在2倍外殼直徑到8倍外殼直徑之間。不過調(diào)整設(shè)備可以滿足實現(xiàn)所有應(yīng)用調(diào)整。

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電容式傳感器（電容式接近開關(guān)）應(yīng)用說明

電容式接近開關(guān)的一個特別的應(yīng)用領(lǐng)域，是從外部檢測非金屬容器內(nèi)的液位高度。優(yōu)點：無需在容器上開孔，就能檢測產(chǎn)品液位。待檢測的介質(zhì)不需要與限位開關(guān)接觸。實現(xiàn)檢測的先決條件是待檢測材料的介電常數(shù)和質(zhì)量遠遠大于容器的值。接近開關(guān)的響應(yīng)靈敏度必須通過內(nèi)置電位計降低，直至對介質(zhì)有響應(yīng)而對容器壁不響應(yīng)的程度。

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