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Kapazitive Sensoren

22.02.2013 13:24 | 66 Aufrufe
Kapazitive Sensoren dienen zur berührungslosen Erfassung beliebiger Objekte. Im Gegensatz zu den induktiven Pendants, die nur metallische Gegenstände erkennen, lassen sich mit den kapazitiven Sensoren auch nicht-metallische Materialien erfassen. Typische Einsatzgebiete finden sich in der Holz-, Papier-, Glas-, Kunststoff-, Lebensmittel- und Chemieindustrie.

Funktionsweise
Im Prinzip wird die Kapazität zwischen der aktiven Elektrode des Sensors und dem elektrischen Erdpotential gemessen. Ein angenähertes Objekt beeinflusst das elektrische Wechselfeld zwischen diesen beiden "Kondensatorplatten". Das gilt sowohl für metallische als auch für nicht-metallische Gegenstände. Grundsätzlich arbeiten kapazitive Sensoren mit einem RC-Oszillator. Bereits geringste Kapazitätsänderungen beeinflussen dessen Schwingungsamplitude. Die nachgeschaltete Auswerteelektronik setzt diese dann in ein Schaltsignal um. Mit einem Potentiometer kann der Anwender die Empfindlichkeit einstellen.

Erhöhte Störfestigkeit
Bei der Erfassung von Objekten müssen sehr kleine Kapazitätsänderungen in der Größenordnung von 0,02 pF (bei einer Elektrodengrundkapazität von immerhin 0,2 pF !) noch zuverlässig in brauchbare Schaltsignale umgesetzt werden. Dies stellt hohe Anforderungen an die Elektronik, da die schaltungs- und konstruktionsbedingten parasitären Grundkapazitäten (beispielsweise Leiterbahnen, Eingangskapazitäten der Bauelemente) um ein vielfaches größer sein können und damit eine präzise Kapazitätsmessung erheblich erschweren. Die ifm electronic hat deshalb eine zukunftsorientierte Lösung für dieses Problem entwickelt. Eine neue Sensorschaltung vermeidet die angedeuteten Problematiken des RC-Oszillators mit vertretbarem Aufwand auf wirkungsvolle Weise. Das neue Schaltungskonzept erzielt auf alle relevanten Störparamenter deutlich bessere Werte.

http://www.ifm.com/ifmde/web/pinfo010_020_040.htm

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