سنسور خازنی
سنسور خازنی چیست؟
حسگر(سنسور) خازنی نوعی حسگر مجاورتی است که اجسام مجاور را از طریق اثر شدت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط حسگر تشخیص می دهد. این حسگرها شبیه رادار هستند زیرا می توانند اجزای الکتریکی را هنگام نظارت و از طریق مواد عایق مانند پلاستیک یا چوب شناسایی کنند. در این مقاله از سری مقاله های فروشگاه آنلاین پارس سنسور به پاسخ سوال سنسور خازنی چیست می پردازیم. با خواندن این مقاله شما با حسگر خازنی و نحوه ی عملکرد آن، اجزا و انواع این نوع سنسور، مزایا و معایب و کابردهای کلی آن آشنا خواهید شد. پس حتما تا انتهای مقاله ما را همراهی کنید.
تعریف حسگر خازنی
در پاسخ به سوال سنسور خازنی چیست؟ می توان این گونه توضیح داد که حسگر خازنی، نوعی سنسور مجاورتی شامل یک دستگاه الکترونیکی است که به سادگی می تواند موارد مختلفی مانند حرکت، خواص شیمیایی، جابجایی و میدان الکتریکی را تشخیص داده و اندازه گیری کند و به طور غیرمستقیم بسیاری از متغیرهای دیگر را که می توانند به ثابت دی الکتریک یا حرکت تبدیل شوند مانند شتاب و فشار را تشخیص دهد .این سنسور می تواند هر جسمی را که میدان الکتریکی را مختل می کند، تشخیص دهد.
اجزای این نوع سنسور
بدنه حسگر(sensor body)، سطح حس کننده یا تشخیص چهره(sensing face)، چراغ نشانگر(indicator light) و اتصال کابل انتهایی(cable connection end) یا کابل چهار جزء اصلی حسگرهای مجاورتی خازنی هستند.
- بدنه حسگر: مداری که به سنسور اجازه عملکرد می دهد در داخل بدنه حسگر قرار دارد.
- سطح حس کننده یا تشخیص چهره: قسمتی از سنسور است که می تواند اهداف را تشخیص دهد.
- نشانگر نور: چراغ نشانگر در سمت مخالف سنسور نسبت به صفحه حسگر قرار دارد. این چراغ زمانی روشن می شود که هدف در محدوده حسگر سنسور باشد و اگر هدف خارج از محدوده حسگر باشد خاموش می شود.
- کابل: این سنسورها را می‌توان با کابل یا با اتصالی که کابل به آن پیچ می‌شود، تکمیل کرد.
نحوه عملکرد حسگر خازنی
یک حسگر خازنی عملکردی مشابه با یک خازن استاندارد دارد. در این سنسور، یک ورق فلزی در صفحه آشکارساز به درستی به مدار نوسانگر متصل شده است و هدف شناسایی شده می تواند به عنوان صفحه بعدی خازن عمل کند. برخلاف حسگر القایی که امواج مغناطیسی تولید می کند، حسگر مجاورتی خازنی میدان الکترواستاتیکی تولید می کند.
این سنسور از یک نوسان ساز فرکانس بالا و یک سطح حس کننده شامل دو الکترود فلزی، تشکیل شده است. هنگامی که جسمی به سطح سنسور نزدیک می شود، وارد نیروی الکتریکی الکترودها شده و ظرفیت اسیلاتور یا نوسان ساز را تغییر می دهد. در نتیجه، هنگامی که به دامنه خاصی رسید، مدار نوسانگر ممکن است به خوبی شروع به نوسان کند و شرایط خروجی سنسور را تغییر دهد. هنگامی که هدف از حسگر مجاورت خازنی دور می شود، دامنه نوسانگر کاهش می یابد و باعث می شود حسگر خازنی به موقعیت اولیه خود بازگردد.
این حسگرها به راحتی ثابت دی الکتریک برتر جسم را تشخیص می دهند. در نتیجه، حس کردن ماده در ظروف غیرفلزی امکان پذیر است زیرا دی الکتریک مایع بسیار بالاتر از ظرف است. در نتیجه حسگر قادر است ظرف را مشاهده کرده و مایع را تشخیص دهد. آنها باید در محیطی با دما و رطوبت نسبتاً ثابت مورد استفاده قرار بگیرند.
ویژگی های سنسور خازنی
موارد زیر را می توان به عنوان مهمترین ویژگی های حسگرهای مجاورت خازنی در نظر گرفت :
- آنها می توانند اهداف غیرفلزی را شناسایی کنند.
- آنها می توانند وزن های سبک یا اجسام کوچکی را که سوئیچ های محدود مکانیکی نمی توانند شناسایی کنند، تشخیص دهند.
- آنها نرخ سوئیچینگ بالایی برای پاسخ سریع در برنامه های شمارش اشیا دارند.
- آنها می توانند از طریق موانع غیر فلزی به شناسایی اهداف مایع کمک کنند.
- آنها به دلیل تعداد تقریبا نامحدود چرخه های عملیاتی، عمرعملیاتی طولانی دارند.
انواع حسگرهای خازنی
سنسورهای خازنی انواع مختلفی را شامل می شوند. از شایعترین و پرکاربردترین انواع آن می توان به 4 نوع آنالوگ، مینیاتور(ویفری یا استوانه ای کوچک)، درجه حرارت بالا و استوانه ای اشاره کرد. در ادامه به اختصار هر نوع را توضیح می دهیم. شما می توانید بسته به هدف و نیاز خود، به راحتی سنسور خازنی مدنظرتان را از فروشگاه آنلاین پارس سنسور خریداری نمایید.
آنالوگ
- سنسور خازنی آنالوگ مشابه سنسورهای خازنی استاندارد عمل می کند، اما بسته به نحوه استفاده از آن، می تواند مزایای بیشتری را ارائه دهد.
- در مقایسه با سایر موارد کاربرد، این سنسورها برای انتخاب مواد، نظارت بر ضخامت و اختلاف غلظت انتخابی عالی هستند.
مینیاتور
- سنسور خازنی مینیاتور به صورت ویفری یا استوانه ای و البته در ابعاد کوچک در دسترس هستند. اندازه کوچک این نوع سنسور امکان قرار دادن آن در کوچکترین فضاها را فراهم می کند.
- این حسگرها در درجه اول برای نظارت مداوم بر فرآیندهای ماشین و همچنین به عنوان آشکارساز برای شمارش استفاده می شوند.
- سرهای سنسور مینیاتوری به تقویت کننده خارجی نیاز دارند تا بهترین عملکرد را در فضاهای تنگ فراهم کنند.
- پتانسیومترروی این تقویت کننده خارجی امکان تنظیم حساسیت را فراهم می کند.
درجه حرارت بالا
- سنسورهای خازنی با دمای بالا در مواردی که سر سنسور در معرض دماهای شدید قرار دارد، استفاده می شود.
- حتی در سخت ترین شرایط، این سنسورها می توانند مایعات، سطوح دما و کالاهای حجیم را حتی در تماس مستقیم با مواد و دماهای داغ تشخیص دهند.
استوانه ای
- سنسورهای خازنی استوانه ای بزرگتر از سنسورهای مینیاتوری و از 6.5 تا M12 و M12 تا M30 وجود دارند.
- این سنسور دارای فاصله سنجش متغیر، عرض های بدنه متنوع و گزینه های نصب هموار و غیر هم سطح است.
- این حسگرها در درجه اول سطح را تشخیص می دهند یا تشخیص نزدیکی بدون تماس را مستقیماً از طریق دیواره ظرف ارائه می دهند.
مزایا و معایب سنسور خازنی
سنسورهای خازنی همچون سایر سنسورها مزیت ها و معایبی را دارند. مزایا و معایب این زیرشاخه از سنسورهای مجاورتی را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
مزایا
- آنها می توانند اهداف غیرفلزی را شناسایی کنند و حتی می توانند انواع خاصی از کانتینرها را نیز شناسایی کنند.
- ساخت آن ساده است و قابلیت تنظیم دارد.
- می تواند اهداف متراکم و همچنین مایعات را شناسایی کند.
- هزینه کمتری دارد و مقرون به صرفه است.
- حساسیت بیشتری دارد و می تواند با نیروی کمی کار کند.
- می توان از آن برای اندازه گیری نیرو، فشار و رطوبت و موارد دیگر استفاده کرد.
- دارای وضوح بالا و پاسخ فرکانسی گسترده است.
معایب
- به تغییرات محیطی مانند دما و رطوبت بسیار حساس است. این مساله بر عملکرد و نتیجه نهایی تأثیر خواهد داشت.
- اندازه گیری ظرفیت از اندازه گیری مقاومت دشوارتر است.
- سنسورهای مجاورتی خازنی دقت کمتری نسبت به سنسورهای القایی دارند.
کاربردهای سنسور خازنی
با توجه به عملکرد سنسورهای خازنی و مزایای آنها، این گروه از حسگرها در موارد زیر کاربرد دارند:
- آنها چیزهایی را که رسانا هستند اما فاقد دی الکتریک هستند، مانند هوا، تشخیص می دهند.
- همه این حسگرها بیشتر برای تشخیص تغییرات در موقعیت یک هدف رسانا استفاده می شوند. با این حال، این آشکارسازها همچنین می توانند در اندازه گیری چگالی، وجود، ضخامت و مکان نارساناها نیز کاملاً مفید باشند.
- موقعیت، مجاورت، سرعت، جابجایی، سطح سیال و رطوبتهمگی با استفاده از حسگرهای خازنی شناسایی یا اندازه گیری می شوند.
- صفحه نمایش لمسی سنسور فعال به عنوان دستگاه ورودی در دستگاه های تلفن همراه، تبلت ها، پخش کننده های دیجیتال صدا و سایر دستگاه ها استفاده می شود.
- این سنسورها جای دکمه های مکانیکی را می گیرند.
حسگرهای خازنی به علت تنوع پارامترهایی که قادر به شناسایی و اندازه گیری آنها هستند، محبوبیت بالایی دارند. با داشتن اطلاعات کافی، شما می توانید سنسور خازنی مورد نظرتان را به راحتی، سریع و مطمئن از فروشگاه آنلاین پارس سنسور خریداری نمایید.
