Capacitieve sensoren

( klik hier voor Capacitieve Sensoren uit ons leveringsprogramma ) 

Voor het contactloos detecteren van biologische massa gebruikt men in de industrie vaak capacitieve sensoren.  De werking van een capacitieve sensor berust op het condesator-principe.

Bij condensatoren is het goed te realiseren welke grootheden in feite de condensatorwaarde bepalen. Deze waarde hangt lineair samen met de diëlectrische constante (ook wel permittiviteit genoemd) van het materiaal tussen de twee condensatorplaten, de gemeenschappelijke oppervlakte van de twee condensatorplaten en de omgekeerd evenredige waarde tussen de twee condensatorplaten. Door één van de drie grootheden in overeenstemming met de mechanische verplaatsing te veranderen, zal de condensatorwaarde door de mechanische verplaatsing veranderen.

Fig 1. Voorbeeld tabel dielectrische constante

Het actieve opppervlak van een capacitieve benaderingsschakelaar wordt gevormd door twee metalen electroden, die als een "uitgeklapte" condensator kan worden gezien. De oppervlakken van deze twee electroden zijn aangesloten op de terugkoppel ingang van een frequentie oscillator. De oscillator is zo afgesteld dat deze bij een vrij vlak niet trilt. Wanneer een (organisch) voorwerp het actieve oppervlak van de schakelaar nadert, komt deze in het electrische veld van de electrodevlakken. Dit zorgt voor een verhoging van de koppel-capaciteit tussen de electrodeplaten en de oscillator begint te trillen.

Fig 2. Electrodeplaten(boven) en oscillator (onder)

1 Oscillator

2 Verwerkingsschakeling

3 Schakelversterker

4 Uitgang

5 Voeding

Het veranderen van de gemeenschappelijke oppervlakten en van de afstand tussen de condensator platen zijn de meest gebruikelijke. Op soort gelijke wijze kan de inductiviteit van een spoel door een mechanische verplaatsing veranderen (zie ook: werking van inductieve sensoren). Omdat de mechanische opbouw van de spoel in de meeste gevallen niet meer eenvoudig te veranderen is, wordt hier juist het veranderen van de permeabiliteitsconstante (magnetische tegenhanger van de diëlectrische constante bij de condensator) benut. Dit houdt meestal in dat het magnetisch kernmateriaal meer of minder de spoel wordt in- of uitgeschoven.

Een capacitieve benaderingsschakelaar kan bondig of niet bondig zijn. (zie Fig 3)

 Fig 3. Bondig (links) en niet bondige sensor (rechts)