Kapasitif Sensörlerin İşlevselliği ve Teknolojisi
Kapasitif sensör temel olarak açık bir kapasitör gibi çalışır. Ölçüm elektrodu ile GND elektrodu arasında bir elektrik alan oluşur. Bu alana havadan daha yüksek bir dielektrik sabiti εr olan bir malzeme girdiğinde, alanın kapasitesi bu malzemenin εr'ına bağlı olarak artar.
Elektronik devre bu kapasite artışını ölçer, üretilen sinyal sonraki sinyal işleme aşamasında işlenir ve belirli bir büyüklükte çıkışın değişmesine neden olur.
GND Elektrotlu Sensörler
Bu sensörler algılama yüzeyi bir malzemeye gömülerek monte edilebilir. Ölçüm alanı, ölçüm elektrodu ile entegre GND elektrodu arasında oluşur, bu da tanımlı bir ölçüm alanı yaratır. Özellikle iletken olmayan malzemeleri (yağ, cam, ahşap, plastik) tespit etmek için uygundur, ancak iletken malzemeleri de algılayabilir. İstenmeyen nesneleri bastırmak için bir dengeleme elektrodu entegre edilmiştir.
GND Elektrotsuz Sensörler
Genellikle gömme montaj yapılamaz. Bu sensörler, algılanacak nesnenin GND elektrodu işlevi görmesini sağlar. Kirlenme ve yoğuşmaya karşı düşük hassasiyet gösterir ve özellikle seviye ölçüm görevleri için uygundur. Uzun algılama mesafeleri için, algılanacak ortam iletken ve optimal olarak topraklanmış olmalıdır.
Dielektrik Sabiti
Kapasitif sensörler, dielektrik sabiti εr > 1 olan iletken ve iletken olmayan medyayı algılar. Bir malzemenin dielektrik sabiti εr (aynı zamanda bağıl geçirgenlik veya endüktif kapasitans), vakum (hava) yerine ölçüm alanına karşılık gelen malzeme girdiğinde elektrik akısı yoğunluğunun ne kadar artacağını gösterir.
İletken Medya
İletken medyalar genellikle > 20 μS/cm elektrik iletkenliğine sahiptir. GND elektrodu olup olmadığına bakılmaksızın tüm sensör türleri tarafından kolayca algılanabilirler. İletken medyada dielektrik sabitinin algılama mesafesi üzerinde etkisi yoktur. Algılama mesafesi, nesnenin büyüklüğü ve topraklanması ile etkilenir.
İletken medyalar şunları içerir:
- Su
- Kan
- Mürekkep
- Süt
- Aseton
- Metaller
İletken Olmayan Medya
İletken olmayan medyalar genellikle < 20 μS/cm elektrik iletkenliğine sahiptir. Genel olarak iletken olmayan medyalar için GND elektrodu olan sensörler önerilir. İletken olmayan bir nesne sensör alanına girdiğinde, alanın dielektrik sabiti ve algılanacak malzemenin boyutuna bağlı olarak artar, bu da ölçüm alanının kapasitesini artırır. εr ne kadar düşükse, ortamı algılamak o kadar zor olur. Genel olarak, εr = 3 olan plastikler için etkili algılama mesafesi Sr, nominal algılama mesafesinin Sn yaklaşık %50'sine karşılık gelir.
