Do pomiarów temperatury, ciśnienia czy odległości wykorzystujemy dzisiaj elementy układu pomiarowego, które odpowiednio reagują na zmiany określonych wielkości fizycznych. Do wyżej wymienionych pomiarów służą m.in. czujniki pojemnościowe. W artykule poniżej opiszemy w jaki sposób działają i gdzie możemy je wykorzystać.
Czujniki pojemnościowe – zasada działania
Główną zasadą działania tego typu czujników jest wykrycie danego obiektu na skutek pojawienia się zmiany w polu elektrycznego przed powierzchnią aktywną czujnika. Zachodzi to za sprawą dwóch zbieżnie rozmieszczonych metalowych elektrod, które wspólnie tworzą kondensator otwarty. Powietrze służy tutaj jako izolator. Zmiana oporu pozornego tego kondensatora jest przetwarzana (tylko w sytuacji, kiedy mocno odbiega od modułu impedancji bazowej, czego skutkiem jest pojawienie się obiektu) i w taki sposób tworzy się sygnał wyjściowy czujnika pojemnościowego. Wykrycie obecności danego przedmiotu w sytuacji czujników pojemnościowych wykorzystuje zasada, która mówi o tym, że przepuszczalność elektryczna, a dokładniej względna przenikalność elektryczna, wszystkich ciał stałych i cieczy jest większa od gazów (w tym także powietrza). Biorąc pod uwagę obowiązek naładowania płytek kondensatora, detektory pojemnościowe w takiej sytuacji charakteryzują się wolniejszą odpowiedzią, niż np.: czujniki indukcyjne. Tak czy inaczej czujnik pojemnościowy cechuje przede wszystkim czytelność i funkcjonalność, wykrywająca przy tym wszystkie rodzaje obiektów.
Wykorzystanie czujników pojemnościowych
Czujniki pojemnościowe wykorzystywane są przede wszystkim do wykrycia materiałów, które zarówno przewodzą jak i nie przewodzą prądu elektrycznego w stanie stałym i ciekłym np. metali, szkła, wyrobów ceramicznych, plastiku, papieru, opakowań z kartonu a nawet oleju i wody. Najbardziej znanymi przykładami wykorzystania takich czujników pojemnościowych mogą być np.: odkrycie zawartości opakowań bezdotykowo, sprawdzenie obecności płynu w butelkach, a nawet detekcja i zliczanie przedmiotów z bezbarwnych tworzyw sztucznych.
Do czego możemy użyć czujników pojemnościowych?
Czujniki pojemnościowe stosowane są w celu wykrycia wszelkich obiektów oraz jako czujniki do pomiaru np. odległości. Dzisiaj w nowoczesnej automatyce bardzo często takie czujniki stosowane są do zliczania materiałów. Dzięki takim zastosowaniom czujniki idealnie nadają się także do detekcji zawartości w opakowaniach bez dotyku, np. płynu w butelkach. Dodatkowo w wielu przypadkach służą także do określenia poziomu wypełnienia w pojemnikach cienkościennych. W takim zastosowaniu czujnik montowany jest na płasko na określonej wysokości danego opakowania. Warto również wspomnieć, że czujniki pojemnościowe powszechnie wykorzystywane są również podczas kontroli np: grubości różnych materiałów takich jak: blacha, drewno czy folia. Warto również zaznaczyć, że czujniki pojemnościowe są w stanie namierzyć przedmioty i ciecze przezroczyste, co umożliwia bardzo prostą i bezawaryjną detekcję. Dzięki różnorodności tego typu podzespołów wynikających z ich niewielkich rozmiarów oraz dostępności zróżnicowanych typów obudowy, czujniki pomiarowe możemy dostosować do warunków otoczenia.
Podsumowując, czujniki pojemnościowe mogą wykrywać zarówno przedmioty wykonane z materiałów ferromagnetycznych (tak jak. żelazo, nikiel, kobalt) oraz materiałów, które nie wykazują takich samych właściwości wymienionych powyżej (granulaty tworzyw sztucznych, płyny i przedmioty sproszkowane).
