سنسور مجاورتی خازنی

سنسورهای مجاورتی خازنی، عملکردی همچون سنسورهای القایی دارند، اصلی­ ترین تفاوت این دو نوع از سنسورها این است که سنسورهای مجاورتی خازنی یک میدان الکترواستاتیک را برای تشخیص اجسام استفاده می ­کنند در حالی که سنسورهای القایی از میدان الکترومغناطیسی بهره می برند. تمایز دوم این دو دسته این است که سنسورهای خازنی علاوه بر تشخیص فلز، قادر به تشخیص سایر مواد غیرفلزی همچون کاغذ، شیشه، مایعات و پارچه هستند.

سطح حس ­کننده­ ی سنسور خازنی از دو الکترود فلزی هم مرکزِ یک خازن تشکیل شده است. زمانی که یک شئ به سطح حس ­کننده نزدیک می­ شود، وارد میدان الکترواستاتیک الکترودها شده و ظرفیت خازنی مدار نوسان­گر را تغییر می ­دهد، در نتیجه نوسان­گر شروع به نوسان می­ کند. زمانی که دامنه ­ی نوسان به یک سطح مشخص می­ رسد مدار تریگر که وظیفه ثبت مقدار نوسان­گر را دارد، وضعیت خروجی سنسور را تغییر می ­دهد. هنگامی که شئ مورد نظر آرام آرام از سطح سنسور فاصله می­ گیرد، دامنه­ ی نوسان­گر شروع به کم شدن می ­کند و خروجی سنسور به حالت قبل خود باز می­ گردد.

اشیاء استاندارد و ثابت دی­ الکتریک
برای هر سنسور خازنی، اشیای استانداردی تعریف می ­شود که معمولاً فلز و یا آب می ­باشد. سنسورهای خازنی بسته به اینکه میزان ثابت دی ­الکتریک آن چقدر باشد عمل می­ کنند. مقادیر بالای ثابت دی ­الکتریک یک ماده، منجر به شناسایی راحت­تر آن می ­شود. نمودار ذیل، رابطه میان ثابت دی ­الکتریک یک شئ و توانایی تشخیص سنسور بر مبنای میزان فاصله ­ی نامی(Sr) را نشان می­ دهد.

جدول زیر ثابت­ های دی­ الکتریک چند ماده را نشان می ­دهد. به عنوان مثال اگر یک سنسور خازنی اهداف را تا فاصله نامی 10 میلی ­متر تشخیص دهد و شی مورد نظر الکل باشد، فاصله­ ی اندازه­ گیری مؤثر (Sr) تقریبا 85% فاصله نامی یعنی 5/8 میلی ­متر می ­باشد.

شناسایی از میان موانع
یکی از کاربردهای سنسورهای مجاورتی خازنی، تشخیص سطح در میان موانع است. به عنوان مثال آب، دی­ الکتریک بالاتری نسبت به پلاستیک دارد، این خاصیت باعث می­ شود که سطح آب داخل مخزن پلاستیکی توسط سنسور خازنی فارغ از وجود مانع پلاستیکی مشاهده شود.

حفاظت
تمامی سنسورهای خازنی زیمنس، حفاظت شده هستند. این سنسورها مواد رسانایی همچون مس و آلومینیوم یا سیالات رسانا و مواد نارسانایی همانند شیشه، پلاستیک، پارچه و کاغذ را تشخیص می­ دهند. سنسورهای حفاظت شده می­ توانند به صورت هم تراز با سطحِ نصب شده قرار گیرند، بدون اینکه هیچ گونه اثر مخالفی بر روی مشخصه ­های اندازه­ گیری داشته باشند. به این نکته توجه کنید که این نوع از سنسورها در یک محیط خشک به کار روند زیرا وجود مایع بر سطح حس­ کننده­ ی سنسور، منجر به تشخیص نادرست سنسور می­ گردد.