Automatyka przemysłowa opiera się na pomiarach istotnych w procesach technologicznych parametrów. Elementami, które pozwalają na tego typu detekcję, są różnego rodzaju czujniki. Ich zadaniem jest badanie określonych parametrów jak temperatura, ciśnienie, czy poziom zapełnienia. Do pomiarów tej ostatniej wielkości fizycznej służą czujniki pojemnościowe. Jak działają i gdzie znajdują zastosowanie?
Jak zbudowane są czujniki pojemnościowe i jak działają?
Kluczowymi elementami czujników pojemnościowych są płytki przewodzące, które są metalowymi elektrodami i tworzą kondensator. Płytki są dwie i są one umieszczone w głowicy. Kondensator połączony jest z oscylatorem, inwerterem z histerezą (tzw. przerzutnik Schmitta) oraz wzmacniaczem. W momencie spoczynku pojemność kondensatora jest nikła. Gdy do czujnika zbliża się wykrywany obiekt, pojemność pomiędzy płytkami przewodzącymi wzrasta i cały układ wraz z oscylatorem wytwarza drgania. Wygenerowany sygnał jest następnie przekazany do wzmacniacza. Dalej mierzona wielkość konwertowana jest na sygnał elektryczny, dzięki któremu możliwe jest odczytanie parametru. Ważnym pojęciem jest wartość progowa, dzięki której otrzymujemy informację o odległości pomiędzy wykrywanym obiektem a samym czujnikiem. Czujniki pojemnościowe w swojej budowie podobne są do czujników indukcyjnych. Te ostatnie zamiast kondensatora posiadają jednak cewkę. Warto wspomnieć również o tym, że czujniki pojemnościowe opierają swoje działanie na stałej dielektrycznej. Im wyższy stopień przenikalności elektrycznej, bo o niej mowa, tym wartość progowa odległości ustalonej dla czujnika powinna być większa.
Czujniki pojemnościowe – gdzie się je stosuje?
Czujniki pojemnościowe charakteryzują się możliwością dość swobodnej regulacji parametrów takich jak czułość oraz opóźnienie. Dzięki temu coraz chętniej sięga się po nie w wielu branżach. Czujniki tego typu pozwalają na wykrywanie obiektów zarówno w stanie stałym, jak i sproszkowanym i ciekłym. Mówiąc najprościej, dzięki ich zastosowaniu jesteśmy w stanie określić np. poziom zapełnienia (mowa o czujnikach pojemnościowych zbliżeniowych) oraz sprawdzić obecność danego przedmiotu (np. detekcja metali i cieczy). Tym samym czujniki znajdują zastosowanie między innymi w procesie detekcji obecności cieczy np. płynu znajdującego się w butelkach. Dzięki nim można również przeprowadzić bezdotykową kontrolę zawartości opakowania. Oznacza to, że są często stosowane w szeroko pojętej produkcji. Co więcej, czujniki takie sprawdzą się do mierzenia poziomu deszczówki w przydomowym zbiorniku czy zapełnienia silosu zbożem.
Czujniki pojemnościowe mogą stanowić alternatywę dla czujników indukcyjnych. Dzięki możliwości manipulacji kluczowymi parametrami możliwe jest ich zastosowanie w wielu dziedzinach i gałęziach przemysłu, w tym między innymi w produkcji, rolnictwie czy przemyśle spożywczym.
