電容式傳感器（電容式接近開關）功能原理

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

可以用于檢測下列介質：

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）技術說明

電容式接近開關的功能是評估操作頭對開關感應面電場施加的影響。電容器是由一個位于感應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率、介電常數、質量、表面積和它到傳感器電極的距離。電容式接近開關配備了RC振動器，它的增益系數在前述電容器發(fā)生電容量上升，而導致振蕩時，隨之增加。在接近開關中，振蕩所需電容量由內置電位計對振蕩器反饋測量得到。

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

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

當與接近的不導電材料ε>1發(fā)生響應時，只有介電常數發(fā)生有效改變。電容增加量小于導電材料的增加量。產生的感應距離也小。

以上數值僅表示響應靈敏度的期望大小，而在實際應用中，觸發(fā)物體和周圍環(huán)境的具體性質對于響應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，會顯著增加感應距離。

電容式接近開關可以分為齊平安裝與非齊平安裝

采用非齊平方式安裝接近開關時，開關周圍必須留有一定空隙，而且不能包含對開關有影響的材料。由于電容式接近開關配備調節(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對污垢和凝水不敏感。

齊平安裝方式的接近開關內置絲網印刷電極，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非常適合感應電介質。這種結構產生的缺點是系統(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，齊平安裝的開關響應靈敏度要顯著小于非齊平安裝的開關。實際應用時，試驗距離應在2倍外殼直徑到8倍外殼直徑之間。當距離大于8倍外殼直徑時，開關之間的影響可以忽略不計。

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

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

標準目標：標準目標指的是厚度為1mm，由FE 360制成的方形板。

方形目標側邊長度 “ a” 表示由感應面所確定的圓的直徑。它的邊長取感應面直徑和三倍名義感應距離中的較大值。目標必須接地以保證相當的感應距離。長方形電容式接近開關的感應距離由接地目標測量得到，其中接地目標的大小與限位開關感應面大小一致。

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

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

實際感應距離 (sr)：實際感應距離在額定電壓和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距離大小的90% - 110%之間。

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

保證感應距離 (sa)：（工作感應距離）：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距離的0%到72之間。

再現性：開關距離的再現性是指實際感應距離的重復精度，它是在外界溫度為18 °C到28 °C范圍內，電源電壓最大不偏離額定電壓5%時，由8小時內兩個連續(xù)開關操作測得。任意兩個測量值之差不得超過實際感應距離的10%。

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

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

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

防護等級

根據ID代碼，外殼可以防塵防水，達到IP65或IP67級別（符合DIN 40050標準）。

連接電纜

提供的PVC絕緣標準連接電纜。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

對于現今的電子接近開關來說，插頭連接已經和固定電纜一樣重要。電容式接近開關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）重要信息

電容式傳感器能夠檢測導電或不導電材料，固體、液體、顆粒或粉末。不過在實際應用中，必須考慮一些關鍵條件。

感應距離

名義感應距離是特定且根據DIN EN60947-5-2/98標準在工廠完成設定的。當相應尺寸的導電材料接近傳感器時，感應距離可以達到最大值。

在不導電材料接近時，待檢測材料的介電常數ε是關鍵因素。根據應用場合的不同，特定感應距離隨著特定因素改變而變化，該因素和介電常數有關。這些表格內的數值僅表示響應靈敏度的期望大小，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）對響應距離影響也很大。在大多數情況下，可以通過調整內置電位計，以實現適應特定場合的目的。

空隙

采用非齊平方式安裝限位開關時，開關周圍必須留有一定空隙，而且不能包含對開關有影響的材料。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計使它們特別適合于感應介電物體。由于電容式接近開關配備調節(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的發(fā)生。

如果電容式接近開關安裝在一起或相對的位置，在實際應用時，試驗距離應在2倍外殼直徑到8倍外殼直徑之間。不過調整設備可以滿足實現所有應用調整。

電容式傳感器（電容式接近開關）應用說明

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