Sensor de proximidade capacitivo NPN

Uma das aplicações comuns de sensores capacitivos é o posicionamento preciso. Sensores de deslocamento capacitivos podem ser usados ​​para medir a posição de objetos em nível nanométrico. Este posicionamento preciso é utilizado na indústria de semicondutores, onde os chips de silício precisam ser posicionados para exposição. Sensores capacitivos também são usados ​​para pré--focagem de microscópio eletrônico em testes e inspeção de chips.

2. Indústria de unidades de disco

Na indústria de unidades de disco, sensores de deslocamento capacitivos são usados ​​para medir o desvio do fuso das unidades de disco (medindo o grau em que o eixo rotativo se desvia de uma linha fixa ideal). Medindo com precisão o desvio do eixo, os fabricantes de unidades de disco podem determinar a capacidade máxima de gravação de dados da unidade. Os sensores de proximidade capacitivos PNP NPN também são usados ​​para garantir que o disco da unidade de disco esteja perpendicular ao eixo antes que os dados sejam gravados no disco da unidade de disco.

3. Medição precisa de espessura

Sensores de deslocamento capacitivos podem ser usados ​​para medições de espessura muito precisas. Sensores de deslocamento capacitivos funcionam medindo mudanças de posição. Se a posição de um objeto de referência com espessura conhecida for medida primeiro e depois outros objetos forem medidos, a diferença de posição poderá ser usada para determinar a espessura desses objetos.

Para que uma única medição seja eficaz, o objeto -mencionado acima deve ser completamente plano e medido em uma superfície completamente plana. Se o objeto medido apresentar alguma curvatura ou deformação, ou não estiver firmemente apoiado em uma superfície plana, a distância entre o objeto medido e a superfície na qual ele está colocado será incluída como um erro na medição de espessura. Este erro pode ser eliminado medindo um único objeto usando dois sensores capacitivos. Os sensores de proximidade capacitivos PNP NPN são colocados em ambos os lados da peça a ser medida. Medindo de ambos os lados e considerando flexões e deformações durante a medição, sua influência nas leituras de espessura pode ser eliminada.

4. Medição de máquinas-ferramenta

Sensores de deslocamento capacitivos são frequentemente usados ​​em aplicações metrológicas. Em muitos casos, os sensores são usados ​​para “medir erros de forma de peças em produção”. Ao mesmo tempo, também podem ser medidos erros em equipamentos utilizados na fabricação de peças, prática conhecida como metrologia de máquinas-ferramenta. Em muitos casos, sensores são usados ​​para analisar e otimizar a rotação de vários fusos de máquinas-ferramenta, como retificadoras de superfície, tornos, fresadoras e fusos com rolamentos pneumáticos. Medindo o erro da própria máquina-ferramenta, em vez de simplesmente medir o erro do produto final, alguns problemas podem ser resolvidos nas fases iniciais do processo de fabricação.

5. Teste de linha de montagem

Sensores de deslocamento capacitivos são frequentemente usados ​​para testes em linhas de montagem. Às vezes, esse sensor é usado para testar a uniformidade, espessura ou outras características de projeto de peças montadas. Às vezes, é usado apenas para determinar a presença de um determinado componente, como a cola. Usar um sensor de proximidade capacitivo PNP NPN para testar peças da linha de montagem ajuda a evitar problemas de qualidade durante o processo de produção.

Quais parâmetros técnicos do sensor de proximidade capacitivo PNP NPN afetam a distância de detecção?

I. Parâmetros do Sensor Central
1. Distância de detecção nominal (Sn)
Esta é a distância nominal máxima de detecção do sensor sob condições padrão (por exemplo, o objeto detectado é um material específico, a temperatura ambiente é de 25 graus e não há interferência). É o parâmetro fundamental que influencia a distância de detecção real.
Por exemplo, um sensor com uma distância de detecção nominal de 10 mm normalmente não excederá esse valor (a menos que seja-ajustado usando o botão de ajuste, mas esse alcance é limitado).

2. Tamanho e formato da superfície de detecção
O diâmetro da superfície de detecção de um sensor cilíndrico afeta diretamente sua capacidade de detectar objetos pequenos: um diâmetro maior significa que a distância de detecção para objetos pequenos (como uma coluna de plástico com 5 mm de diâmetro) está mais próxima do valor nominal; um diâmetro menor significa que a distância de detecção real para objetos pequenos é significativamente reduzida (possivelmente apenas 50% do valor nominal).

O nivelamento da superfície de detecção (por exemplo, se existem saliências ou revestimentos) também afeta a distribuição do campo de capacitância, alterando indiretamente a distância de detecção.

3. Ajuste de sensibilidade
Alguns sensores possuem um botão de sensibilidade (ou podem ser ajustados através do circuito) que altera diretamente a distância de detecção:
Aumentar a sensibilidade aumenta a distância de detecção (mas pode aumentar o risco de falsos disparos, como devido à umidade ambiente ou poeira);
Diminuir a sensibilidade encurta a distância de detecção (adequado para reduzir interferências, mas pode perder objetos um pouco mais distantes).

II. Parâmetros Relacionados ao Objeto de Detecção
1. Constante Dielétrica (ε) do Objeto Alvo
Sensor de proximidade capacitivo PNP NPNoperam detectando a mudança na capacitância entre o objeto e o sensor, e o valor da capacitância está positivamente correlacionado com a constante dielétrica do objeto.
Quanto maior a constante dielétrica (por exemplo, ε≈80 para líquidos e água), mais próxima a distância de detecção estará do valor nominal. Quanto menor a constante dielétrica (por exemplo, ε≈1 para ar e ε≈2-5 para plástico), significativamente menor será a distância de detecção real (possivelmente apenas 30%-70% do valor nominal).
Embora os objetos metálicos tenham uma alta constante dielétrica, sua condutividade afeta a distribuição do campo elétrico. Portanto, a distância de detecção de alguns sensores para metais pode ser um pouco menor do que para não-metais (consulte o manual para obter detalhes).

2. Tamanho do objeto alvo e área de superfície
Quando a área de superfície do objeto é maior ou igual à área de superfície de detecção do sensor, a distância de detecção está próxima do valor nominal. Para áreas de superfície menores (como fios finos ou partículas pequenas), a distância de detecção diminui à medida que a área diminui (reduzir a área pela metade pode reduzir a distância em 30%-50%).
A espessura do objeto também tem impacto: objetos muito finos (como filmes finos) podem resultar numa redução na distância de detecção devido a alterações sutis na capacitância.

III. Parâmetros de Adaptabilidade Ambiental
1. Faixa de temperatura
OSensor de proximidade capacitivo PNP NPNO manual especificará a temperatura operacional (por exemplo, -25 graus a 70 graus). As mudanças de temperatura podem afetar a estabilidade dos parâmetros dos elementos capacitores internos (como capacitores de cerâmica e de filme):
Altas temperaturas podem causar desvio de capacitância e reduzir a distância de detecção;
As baixas temperaturas podem retardar a resposta do circuito, aumentando ligeiramente a distância de detecção, mas diminuindo a estabilidade.
Alguns sensores de alta-precisão indicarão um "coeficiente de efeito de temperatura" (por exemplo, ±0,1% Sn/grau) para quantificar o efeito da temperatura na distância.

2. Classificação de proteção (classificação IP)
A classificação de proteção (por exemplo, IP67, IP68) afeta a estabilidade do sensor em ambientes úmidos e empoeirados:
Sensores com classificação-IP-baixa são suscetíveis à condensação na superfície de detecção em alta umidade, o que equivale a adicionar um objeto com uma constante dielétrica alta, causando potencialmente um aumento anormal na distância de detecção (falso acionamento).
A adesão da poeira altera a capacitância da superfície de detecção, causando desvio de distância (geralmente encurtamento).

3. Resistência a interferências
A capacidade do sensor de suprimir interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) (como a classificação de resistência a interferência exigida para certificação CE) pode afetar a estabilidade da detecção:
Se a resistência à interferência for fraca, o campo elétrico pode ser interrompido ao operar próximo a motores ou inversores, fazendo com que a distância de detecção flutue (instabilidade).

4. Parâmetros de saída do circuito e fonte de alimentação
1. Faixa de tensão de alimentação
A maioria dos sensores requer uma fonte de alimentação CC (por exemplo, 12-24 Vcc). As flutuações de tensão podem afetar a estabilidade do circuito oscilador interno:
Subtensão: O sinal de oscilação enfraquece, encurtando a distância de detecção.
Sobretensão: Isto pode causar sobrecarga no circuito, resultando em distância de detecção anormal ou danos ao sensor.

2. Tempo de resposta
Embora o tempo de resposta (por exemplo, menor ou igual a 1 ms) não determine diretamente a distância de detecção, ele pode afetar a detecção de objetos-em movimento rápido.
Se um objeto se mover mais rápido que o tempo de resposta, ele poderá passar pela faixa de detecção antes que o sensor seja acionado, fazendo com que a "distância efetiva real" seja detectada incorretamente como mais curta.