NPN kapasitiv nærhetssensor

En av de vanlige bruksområdene for kapasitive sensorer er presis posisjonering. Kapasitive forskyvningssensorer kan brukes til å måle posisjonen til objekter på nanometernivå. Denne nøyaktige posisjoneringen brukes i halvlederindustrien, hvor silisiumbrikker må plasseres for eksponering. Kapasitive sensorer brukes også til elektronmikroskoppre-fokusering i chiptesting og inspeksjon.

2. Diskstasjon industri

I diskstasjonsindustrien brukes kapasitive forskyvningssensorer for å måle spindelløpet til diskstasjoner (måler i hvilken grad den roterende aksen avviker fra en ideell fast linje). Ved å måle utløpet av spindelen nøyaktig, kan platestasjonprodusenter bestemme den maksimale dataskrivekapasiteten til stasjonen. PNP NPN kapasitive nærhetssensorer brukes også for å sikre at diskstasjonen er vinkelrett på spindelen før data skrives til diskstasjonen.

3. Nøyaktig tykkelsesmåling

Kapasitive forskyvningssensorer kan brukes for svært nøyaktig tykkelsesmåling. Kapasitive forskyvningssensorer fungerer ved å måle endringer i posisjon. Hvis posisjonen til et referanseobjekt med kjent tykkelse måles først, og deretter andre objekter måles, kan posisjonsforskjellen brukes til å bestemme tykkelsen på disse objektene.

For at en enkelt måling skal være effektiv, må det ovenfor nevnte-objektet være helt flatt og målt på en helt flat overflate. Dersom det målte objektet har noen bøyning eller deformasjon, eller ikke hviler fast på et flatt underlag, vil avstanden mellom det målte objektet og overflaten det plasseres på bli tatt med som en feil i tykkelsesmålingen. Denne feilen kan elimineres ved å måle et enkelt objekt ved hjelp av to kapasitive sensorer. PNP NPN kapasitive nærhetssensorer er plassert på begge sider av delen som skal måles. Ved å måle fra begge sider og vurdere bøyning og deformasjon under målingen, kan deres innflytelse på tykkelsesavlesninger elimineres.

4. Maskinverktøymåling

Kapasitive forskyvningssensorer brukes ofte i metrologiapplikasjoner. I mange tilfeller brukes sensorer for å "måle formfeil på deler i produksjon". Samtidig kan feil i utstyr som brukes til å produsere deler også måles, en praksis kjent som verktøymaskiner. I mange tilfeller brukes sensorer for å analysere og optimere rotasjonen av ulike maskinverktøyspindler, som overflateslipere, dreiebenker, fresemaskiner og luftlagende spindler. Ved å måle feilen til selve verktøymaskinen, i stedet for bare å måle feilen til sluttproduktet, kan noen problemer løses i de tidlige stadiene av produksjonsprosessen.

5. Monteringslinjetesting

Kapasitive forskyvningssensorer brukes ofte til testing av samlebånd. Noen ganger brukes denne sensoren til å teste enhetligheten, tykkelsen eller andre designfunksjoner til sammensatte deler. Noen ganger brukes det bare til å bestemme tilstedeværelsen av en bestemt komponent, for eksempel lim. Å bruke en PNP NPN kapasitiv nærhetssensor for å teste samlebåndsdeler bidrar til å forhindre kvalitetsproblemer under produksjonsprosessen.

Hvilke tekniske parametere til PNP NPN kapasitiv nærhetssensor påvirker deteksjonsavstanden?

I. Kjernesensorparametere
1. Nominell registreringsavstand (Sn)
Dette er den nominelle maksimale sanseavstanden til sensoren under standardforhold (f.eks. er objektet som registreres et spesifikt materiale, omgivelsestemperaturen er 25 grader, og det er ingen interferens). Det er den grunnleggende parameteren som påvirker den faktiske avstanden.
For eksempel vil en sensor med en merkeavstand på 10 mm vanligvis ikke overskride denne verdien (med mindre den er fin-innstilt med justeringsknappen, men dette området er begrenset).

2. Føler overflatestørrelse og -form
Diameteren på sanseoverflaten til en sylindrisk sensor påvirker direkte dens evne til å oppdage små objekter: en større diameter betyr at sanseavstanden for små objekter (for eksempel en 5 mm diameter plastsøyle) er nærmere den nominelle verdien; en mindre diameter betyr at den faktiske avstanden for små gjenstander reduseres betydelig (muligens bare 50 % av den nominelle verdien).

Planheten til sanseoverflaten (f.eks. om det er fremspring eller belegg) påvirker også kapasitansfeltfordelingen, og indirekte endre sanseavstanden.

3. Følsomhetsjustering
Noen sensorer har en følsomhetsknapp (eller kan justeres gjennom kretsen) som endrer deteksjonsavstanden direkte:
Økende følsomhet øker deteksjonsavstanden (men kan øke risikoen for falsk utløsning, for eksempel på grunn av luftfuktighet eller støv);
Redusert følsomhet forkorter deteksjonsavstanden (egnet for å redusere interferens, men kan savne objekter litt lenger unna).

II. Parametere relatert til deteksjonsobjektet
1. Dielektrisk konstant (ε) for målobjektet
PNP NPN kapasitiv nærhetssensoroperere ved å oppdage endringen i kapasitans mellom objektet og sensoren, og kapasitansverdien er positivt korrelert med objektets dielektriske konstant.
Jo høyere dielektrisitetskonstanten (f.eks. ε≈80 for væsker og vann), jo nærmere deteksjonsavstanden er nominell verdi. Jo lavere dielektrisitetskonstanten (f.eks. ε≈1 for luft og ε≈2-5 for plast), jo betydelig kortere er den faktiske deteksjonsavstanden (muligens bare 30%-70% av nominell verdi).
Selv om metallgjenstander har en høy dielektrisk konstant, påvirker deres ledningsevne den elektriske feltfordelingen. Derfor kan deteksjonsavstanden til enkelte sensorer for metaller være litt lavere enn for ikke-metaller (se håndboken for detaljer).

2. Målobjektstørrelse og overflateareal
Når objektets overflateareal er større enn eller lik sensorens deteksjonsoverflateareal, er deteksjonsavstanden nær den nominelle verdien. For mindre overflatearealer (som tynne ledninger eller små partikler), reduseres deteksjonsavstanden etter hvert som arealet reduseres (halvering av arealet kan redusere avstanden med 30 %-50 %).
Objekttykkelsen har også en innvirkning: svært tynne gjenstander (som tynne filmer) kan resultere i en reduksjon i deteksjonsavstand på grunn av subtile endringer i kapasitansen.

III. Parametre for miljøtilpasning
1. Temperaturområde
DePNP NPN kapasitiv nærhetssensormanualen vil spesifisere driftstemperaturen (f.eks. -25 grader til 70 grader). Temperaturendringer kan påvirke parameterstabiliteten til interne kondensatorelementer (som keramikk- og filmkondensatorer):
Høye temperaturer kan forårsake kapasitansdrift og redusere deteksjonsavstanden;
Lave temperaturer kan redusere kretsresponsen, noe øke deteksjonsavstanden, men redusere stabiliteten.
Noen høy-presisjonssensorer vil indikere en "temperatureffektkoeffisient" (f.eks. ±0,1 % Sn/grad ) for å kvantifisere effekten av temperatur på avstanden.

2. Beskyttelsesvurdering (IP-vurdering)
Beskyttelsesgraden (f.eks. IP67, IP68) påvirker sensorens stabilitet i fuktige og støvete miljøer:
Sensorer med lav-IP-grad er følsomme for kondens på sensoroverflaten ved høy luftfuktighet, noe som tilsvarer å legge til et objekt med høy dielektrisitetskonstant, noe som potensielt kan forårsake en unormal økning i deteksjonsavstanden (falsk utløsning).
Støvvedheft endrer kapasitansen til sensoroverflaten, og forårsaker avstandsdrift (vanligvis forkorting).

3. Interferensmotstand
Sensorens evne til å undertrykke elektromagnetisk interferens (EMI) og radiofrekvensinterferens (RFI) (slik som interferensmotstandsvurderingen som kreves for CE-sertifisering) kan påvirke deteksjonsstabiliteten:
Hvis interferensmotstanden er svak, kan det elektriske feltet bli forstyrret ved drift i nærheten av motorer eller omformere, noe som forårsaker at deteksjonsavstanden svinger (ustabilitet).

IV. Kretsutgangs- og strømforsyningsparametre
1. Forsyningsspenningsområde
De fleste sensorer krever en DC-strømforsyning (f.eks. 12-24V DC). Spenningssvingninger kan påvirke stabiliteten til den interne oscillatorkretsen:
Underspenning: Oscillasjonssignalet svekkes, og forkorter deteksjonsavstanden.
Overspenning: Dette kan forårsake kretsoverbelastning, noe som resulterer i unormal deteksjonsavstand eller sensorskade.

2. Responstid
Selv om responstid (f.eks. mindre enn eller lik 1 ms) ikke direkte bestemmer deteksjonsavstanden, kan det påvirke gjenkjenning av objekter i rask bevegelse.-
Hvis et objekt beveger seg raskere enn responstiden, kan det passere gjennom deteksjonsområdet før sensoren utløses, noe som fører til at den "faktiske effektive avstanden" feilaktig oppdages som kortere.