Sensorskolen (3:5)

Kreativt med kapasitivt

Kapasitive givere kommer til sin rett der deteksjon av ikke-magnetiske objekter er aktuelt, eller der det er behov for å ”se” gjennom en vegg før selve objektet skal detekteres.

I tillegg til metallholdige objekter, detekterer kapasitive 
givere blant annet flere typer væsker. Ill:Turck
I tillegg til metallholdige objekter, detekterer kapasitive givere blant annet flere typer væsker. Ill:Turck

Kapasitive givere kommer til sin rett der deteksjon av ikke-magnetiske objekter er aktuelt, eller der det er behov for å ”se” gjennom en vegg før selve objektet skal detekteres.

Magnetiske sensorer

Magnetiske sensorer kan være et alternativ for deteksjon av objekter med magnetiske egenskaper. Dette kommer i tillegg til induktive og kapasitive (se hovedartikkel) sensorer.

Som navnet sier, detekterer disse sensorene nettopp magnetisme. Objektene som skal detekteres, må kort og godt være magnetisk. Disse giverne har lengst rekkevidde. I hovedartikkelen nevnte vi at deteksjonsavstanden, for en kapasitiv/induktiv sensor med 18 mm diameter, kan være 8 mm. For magnetiske givere kan tilsvarende være hele 60 mm. Men husk at rekkevidden selvsagt avhenger av størrelsen på magneten!

Magnetiske sensorer kan benyttes for å oppnå økt rekkevidde eller til å detektere for eksempel stempelposisjon i en pneumatisk eller hydraulisk sylinder. En magnet monteres på stempelet, og en magnetisk sensor plasseres på utsiden av sylinderveggen.

Sensorskolen

Automatiserings artikkelserie Sensorskolen dekker induktive-, kapasitive-, ultralyd- og roterende givere samt fotoceller. Typiske oppgaver, for slike sensorer, er identifikasjons- og posisjoneringsoppgaver, start og stopp av transportband, indikering av åpen/stengt på ventiler, telling av produkter på transportband, samt måling av hastighet/turtall.

Serien er utviklet i tett samarbeid med Agnar Sæland hos Pepperl+Fuchs AS. Han hadde mange års automatiseringserfaring fra metallurgibransjen før han på midten av 1990-tallet meldte overgang til leverandørsiden. Sæland har over 10 års erfaring med Pepperl+Fuchs produkter for ”Factory Automation”, eller stykkproduksjon.

Givertypen forveksles ofte med induktive sensorer. Både byggeform og deteksjon, mot metall, er gjerne lik. Det er imidlertid en vesentlig forskjell: I tillegg til deteksjon av jernholdige metaller, detekterer kapasitive givere også en rekke andre stoffer, inklusiv vann, PVC og olje. Ettersom menneskekroppen består av en stor del vann, vil kapasitive givere reagere på kroppsdeler, for eksempel en finger eller hand. Og det kan jo ha sine positive sider, ikke minst fra et sikkerhetsperspektiv.

 

Induktivere givere benyttes derfor ofte framfor kapasitive der det benyttes objekter av metall, og det er risiko for falske signaler, dersom for eksempel andre objekter skulle komme i sensorens arbeidsområde.

 

Ser gjennom

 

På samme måte som for induktive givere er rekkevidden som oppgis i databladet basert på rekkevidde mot metall. Deteksjonsavstanden mot andre stoffer finnes i tabeller, men må ofte testes. Årsaken er at relativt små endringer i legering osv. vil påvirke rekkevidden. Men, de fleste kapasitive givere er utstyrt med potensiometer, slik at avstanden kan tilpasses den aktuelle applikasjonen.

 

Ettersom rekkevidden varierer mye, avhengig av stoff i objektet, vil vi se at kapasitive givere kan ”se gjennom” enkelte materialer for å detektere noe på den andre siden. Dette benyttes i nivåkontroll der kapasitive givere ser vann i et glass/plastrør, uten å detektere ”veggen”.

 

Ulik reduksjonsfaktor

 

At en liten sensor har kort rekkevidde, mens en stor sensor strekker seg lengre, er rimelig logisk. Deteksjonsavstanden er gjerne sammenlignbar med induktive givere med samme byggeform. For eksempel kan en giver med 18 mm i diameter ha rekkevidde 8 mm, og en rektangulær, 80*80 mm, skilte med 40 mm. Enda en ting er felles med induktive givere: Flush/ikke flush-begrepene ved montering, se Automatiserings Sensorskole del 1.

 

Stoffenes reduksjonsfaktor varierer. Legg merke til at for eksempel vann og is har ulik reduksjonsfaktor, selv om den kjemiske formelen er den samme. Som referanse benyttes en jordet plate av metall.

 

De siste årene har spesielle byggeformer som ”dominobrikker” blitt populære. En typisk applikasjon, for disse, er nivådeteksjon gjennom glass/plast.

 

Kondensatorprinsipp

 

Tilslutt tar vi for oss kapasitive giveres funksjonsprinsipp. Den aktive delen, av sensoren, består av to elektroder. De fungerer som en kondensator (en elektronisk enhet som kan ”oppbevare” elektrisk ladning) med gitt kapasitans (evnen til lagring av elektrisk ladning). ”Kondensatoren” inngår i et såkalt RC-ledd (sammenkoplet spole + kondensator). Når et objekt nærmer seg, endres kapasitansen, og RC-leddet starter å oscillere. Dette detekteres av forsterkerelektronikken, og utgangen fra sensoren endres.

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå