NPN kapacitní přibližovací senzor

Jednou z běžných aplikací kapacitních snímačů je přesné polohování. Kapacitní senzory posunu lze použít k měření polohy objektů na úrovni nanometrů. Toto přesné polohování se používá v polovodičovém průmyslu, kde je třeba umístit křemíkové čipy pro expozici. Kapacitní senzory se také používají k předběžnému ostření elektronovým mikroskopem- při testování a kontrole čipů.

2. Průmysl diskových jednotek

V průmyslu diskových jednotek se kapacitní snímače posunu používají k měření házivosti vřetena diskových jednotek (měří míru, o kterou se osa otáčení odchyluje od ideální pevné linie). Přesným měřením házivosti vřetena mohou výrobci diskových jednotek určit maximální kapacitu jednotky pro zápis dat. Kapacitní snímače přiblížení PNP NPN se také používají k zajištění toho, aby byl disk diskové jednotky před zápisem dat na disk diskové jednotky kolmý k vřetenu.

3. Přesné měření tloušťky

Pro velmi přesné měření tloušťky lze použít kapacitní snímače posuvu. Kapacitní snímače posunutí pracují na principu měření změn polohy. Pokud se nejprve změří poloha referenčního objektu se známou tloušťkou a poté se změří další objekty, lze k určení tloušťky těchto objektů použít polohový rozdíl.

Aby bylo jedno měření účinné, musí být výše-výše uvedený objekt zcela plochý a měřený na zcela rovném povrchu. Pokud má měřený objekt nějaké ohyby nebo deformace nebo neleží pevně na rovném povrchu, bude vzdálenost mezi měřeným objektem a povrchem, na kterém je umístěn, zahrnuta jako chyba měření tloušťky. Tuto chybu lze eliminovat měřením jednoho objektu pomocí dvou kapacitních senzorů. PNP Kapacitní přibližovací senzory NPN jsou umístěny na obou stranách měřeného dílu. Měřením z obou stran a zohledněním ohybu a deformace během měření lze eliminovat jejich vliv na odečet tloušťky.

4. Měření obráběcích strojů

Kapacitní snímače vzdálenosti se často používají v metrologických aplikacích. V mnoha případech se senzory používají k „měření tvarových chyb dílů ve výrobě“. Současně lze také měřit chyby v zařízeních používaných k výrobě dílů, což je praxe známá jako metrologie obráběcích strojů. V mnoha případech se senzory používají k analýze a optimalizaci rotace různých vřeten obráběcích strojů, jako jsou povrchové brusky, soustruhy, frézky a vřetena se vzduchovými ložisky. Měřením chyby samotného obráběcího stroje, spíše než pouhým měřením chyby konečného produktu, lze některé problémy vyřešit v raných fázích výrobního procesu.

5. Testování montážní linky

Kapacitní snímače posunu se často používají pro testování montážní linky. Někdy se tento senzor používá k testování stejnoměrnosti, tloušťky nebo jiných konstrukčních prvků sestavených dílů. Někdy se používá pouze k určení přítomnosti určité složky, jako je lepidlo. Použití kapacitního senzoru přiblížení PNP NPN k testování dílů montážní linky pomáhá předcházet problémům s kvalitou během výrobního procesu.

Které technické parametry kapacitního přibližovacího senzoru PNP NPN ovlivňují detekční vzdálenost?

I. Parametry snímače jádra
1. Jmenovitá snímací vzdálenost (Sn)
Toto je jmenovitá maximální snímací vzdálenost snímače za standardních podmínek (např. snímaný objekt je specifický materiál, okolní teplota je 25 stupňů a nedochází k žádné interferenci). Je to základní parametr, který ovlivňuje skutečnou snímací vzdálenost.
Například snímač s jmenovitou snímací vzdáleností 10 mm tuto hodnotu obvykle nepřekročí (pokud není jemně{1}}doladěn pomocí nastavovacího knoflíku, ale tento rozsah je omezený).

2. Snímání velikosti a tvaru povrchu
Průměr snímací plochy válcového snímače přímo ovlivňuje jeho schopnost detekovat malé předměty: větší průměr znamená, že snímací vzdálenost pro malé předměty (jako je plastový sloupek o průměru 5 mm) je blíže jmenovité hodnotě; menší průměr znamená, že skutečná snímací vzdálenost pro malé předměty je výrazně snížena (možná pouze o 50 % jmenovité hodnoty).

Rovnost snímacího povrchu (např. zda jsou tam výstupky nebo povlaky) také ovlivňuje rozložení kapacitního pole a nepřímo mění snímací vzdálenost.

3. Nastavení citlivosti
Některé senzory mají knoflík citlivosti (nebo jej lze nastavit pomocí obvodů), který přímo mění detekční vzdálenost:
Zvýšení citlivosti zvyšuje detekční vzdálenost (ale může zvýšit riziko falešného spuštění, například kvůli okolní vlhkosti nebo prachu);
Snížení citlivosti zkracuje detekční vzdálenost (vhodné pro snížení rušení, ale může minout objekty o něco vzdálenější).

II. Parametry související s objektem detekce
1. Dielektrická konstanta (ε) cílového objektu
PNP NPN kapacitní přibližovací senzorfungují na základě detekce změny kapacity mezi objektem a senzorem a hodnota kapacity je pozitivně korelována s dielektrickou konstantou objektu.
Čím vyšší je dielektrická konstanta (např. ε≈80 pro kapaliny a vodu), tím blíže je detekční vzdálenost jmenovité hodnotě. Čím nižší je dielektrická konstanta (např. ε≈1 pro vzduch a ε≈2-5 pro plast), tím výrazně kratší je skutečná detekční vzdálenost (možná pouze 30%-70% jmenovité hodnoty).
Přestože kovové předměty mají vysokou dielektrickou konstantu, jejich vodivost ovlivňuje rozložení elektrického pole. Proto může být detekční vzdálenost některých senzorů pro kovy o něco nižší než pro nekovy (podrobnosti naleznete v příručce).

2. Cílová velikost objektu a plocha povrchu
Když je plocha povrchu objektu větší nebo rovna ploše detekčního povrchu senzoru, detekční vzdálenost se blíží jmenovité hodnotě. U menších povrchových ploch (jako jsou tenké dráty nebo malé částice) se detekční vzdálenost zmenšuje se zmenšující se plochou (snížením plochy na polovinu může být vzdálenost zkrácena o 30 % až 50 %).
Vliv má také tloušťka předmětu: velmi tenké předměty (jako jsou tenké filmy) mohou mít za následek zkrácení detekční vzdálenosti kvůli jemným změnám kapacity.

III. Parametry přizpůsobivosti prostředí
1. Teplotní rozsah
ThePNP NPN kapacitní přibližovací senzormanuál určí provozní teplotu (např. -25 stupňů až 70 stupňů). Změny teploty mohou ovlivnit stabilitu parametrů vnitřních kondenzátorových prvků (jako jsou keramické a filmové kondenzátory):
Vysoké teploty mohou způsobit posun kapacity a snížit detekční vzdálenost;
Nízké teploty mohou zpomalit odezvu obvodu, mírně zvýšit detekční vzdálenost, ale snížit stabilitu.
Některé vysoce přesné -senzory budou ukazovat „koeficient účinku teploty“ (např. ±0,1 % Sn/stupeň), aby bylo možné kvantifikovat vliv teploty na vzdálenost.

2. Stupeň ochrany (IP Rating)
Stupeň ochrany (např. IP67, IP68) ovlivňuje stabilitu snímače ve vlhkém a prašném prostředí:
Senzory s nízkou hodnotou -IP- jsou náchylné ke kondenzaci na snímacím povrchu při vysoké vlhkosti, což je ekvivalentní přidání objektu s vysokou dielektrickou konstantou, což může způsobit abnormální zvýšení detekční vzdálenosti (falešné spouštění).
Adheze prachu mění kapacitu snímacího povrchu, což způsobuje posun vzdálenosti (obvykle zkrácení).

3. Odolnost proti rušení
Schopnost senzoru potlačit elektromagnetické rušení (EMI) a vysokofrekvenční rušení (RFI) (jako je odolnost proti rušení vyžadovaná pro certifikaci CE) může ovlivnit stabilitu detekce:
Pokud je odpor proti rušení slabý, může při provozu v blízkosti motorů nebo měničů dojít k narušení elektrického pole, což způsobí kolísání detekční vzdálenosti (nestabilita).

IV. Parametry obvodového výstupu a napájení
1. Rozsah napájecího napětí
Většina senzorů vyžaduje stejnosměrné napájení (např. 12-24V DC). Kolísání napětí může ovlivnit stabilitu obvodu vnitřního oscilátoru:
Podpětí: Signál kmitání zeslábne, čímž se zkrátí detekční vzdálenost.
Přepětí: To může způsobit přetížení obvodu, což má za následek abnormální detekční vzdálenost nebo poškození senzoru.

2. Doba odezvy
Zatímco doba odezvy (např. menší nebo rovna 1 ms) neurčuje přímo detekční vzdálenost, může ovlivnit detekci rychle-pohybujících se objektů.
Pokud se objekt pohybuje rychleji, než je doba odezvy, může projít detekčním rozsahem před spuštěním senzoru, což způsobí, že „skutečná efektivní vzdálenost“ bude nesprávně detekována jako kratší.