Χωρητικός αισθητήρας εγγύτητας NPN

Μία από τις κοινές εφαρμογές των χωρητικών αισθητήρων είναι η ακριβής τοποθέτηση. Οι χωρητικοί αισθητήρες μετατόπισης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της θέσης των αντικειμένων σε επίπεδο νανομέτρων. Αυτή η ακριβής τοποθέτηση χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ημιαγωγών, όπου τα τσιπ πυριτίου πρέπει να τοποθετηθούν για έκθεση. Οι χωρητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται επίσης για την προ-εστίαση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου στη δοκιμή και την επιθεώρηση τσιπ..

2. Βιομηχανία μονάδας δίσκου

Στη βιομηχανία κίνησης δίσκων, χρησιμοποιούνται αισθητήρες χωρητικότητας μετατόπισης για τη μέτρηση της διαρροής του άξονα των μονάδων δίσκου (μετρώντας τον βαθμό στον οποίο ο άξονας περιστροφής αποκλίνει από μια ιδανική σταθερή γραμμή). Μετρώντας με ακρίβεια τη διαρροή του άξονα, οι κατασκευαστές μονάδας δίσκου μπορούν να προσδιορίσουν τη μέγιστη χωρητικότητα εγγραφής δεδομένων της μονάδας. Οι χωρητικοί αισθητήρες εγγύτητας PNP NPN χρησιμοποιούνται επίσης για να διασφαλιστεί ότι ο δίσκος της μονάδας δίσκου είναι κάθετος στον άξονα πριν την εγγραφή δεδομένων στο δίσκο της μονάδας δίσκου.

3. Ακριβής μέτρηση πάχους

Οι χωρητικοί αισθητήρες μετατόπισης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολύ ακριβή μέτρηση πάχους. Οι χωρητικοί αισθητήρες μετατόπισης λειτουργούν μετρώντας τις αλλαγές στη θέση τους. Εάν πρώτα μετρηθεί η θέση ενός αντικειμένου αναφοράς με γνωστό πάχος και μετά μετρηθούν άλλα αντικείμενα, η διαφορά θέσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του πάχους αυτών των αντικειμένων.

Για να είναι αποτελεσματική μια μεμονωμένη μέτρηση, το παραπάνω-αναφερόμενο αντικείμενο πρέπει να είναι εντελώς επίπεδο και να μετράται σε εντελώς επίπεδη επιφάνεια. Εάν το μετρούμενο αντικείμενο έχει κάποια κάμψη ή παραμόρφωση ή δεν στηρίζεται σταθερά σε επίπεδη επιφάνεια, η απόσταση μεταξύ του μετρούμενου αντικειμένου και της επιφάνειας στην οποία είναι τοποθετημένο θα συμπεριληφθεί ως σφάλμα στη μέτρηση του πάχους. Αυτό το σφάλμα μπορεί να εξαλειφθεί μετρώντας ένα μόνο αντικείμενο χρησιμοποιώντας δύο χωρητικούς αισθητήρες. Οι χωρητικοί αισθητήρες εγγύτητας PNP NPN τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του προς μέτρηση εξαρτήματος. Με τη μέτρηση και από τις δύο πλευρές και λαμβάνοντας υπόψη την κάμψη και την παραμόρφωση κατά τη μέτρηση, μπορεί να εξαλειφθεί η επίδρασή τους στις μετρήσεις πάχους.

4. Μέτρηση εργαλειομηχανών

Οι χωρητικοί αισθητήρες μετατόπισης χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές μετρολογίας. Σε πολλές περιπτώσεις, οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη «μέτρηση των σφαλμάτων σχήματος των εξαρτημάτων στην παραγωγή». Ταυτόχρονα, τα σφάλματα στον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων μπορούν επίσης να μετρηθούν, μια πρακτική γνωστή ως μετρολογία εργαλειομηχανών. Σε πολλές περιπτώσεις, οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση της περιστροφής διαφόρων ατράκτων εργαλειομηχανών, όπως λειαντήρες επιφανειών, τόρνοι, φρέζες και άξονες ρουλεμάν αέρα. Μετρώντας το σφάλμα της ίδιας της εργαλειομηχανής, αντί απλώς μετρώντας το σφάλμα του τελικού προϊόντος, ορισμένα προβλήματα μπορούν να λυθούν στα αρχικά στάδια της διαδικασίας κατασκευής.

5. Δοκιμή γραμμής συναρμολόγησης

Οι χωρητικοί αισθητήρες μετατόπισης χρησιμοποιούνται συχνά για δοκιμές γραμμής συναρμολόγησης. Μερικές φορές, αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιείται για να ελέγξει την ομοιομορφία, το πάχος ή άλλα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των συναρμολογημένων εξαρτημάτων. Μερικές φορές, χρησιμοποιείται μόνο για τον προσδιορισμό της παρουσίας ενός συγκεκριμένου συστατικού, όπως η κόλλα. Η χρήση ενός χωρητικού αισθητήρα εγγύτητας PNP NPN για τη δοκιμή εξαρτημάτων γραμμής συναρμολόγησης βοηθά στην αποφυγή προβλημάτων ποιότητας κατά τη διαδικασία παραγωγής.

Ποιες τεχνικές παράμετροι του χωρητικού αισθητήρα εγγύτητας PNP NPN επηρεάζουν την απόσταση ανίχνευσης;

I. Παράμετροι αισθητήρα πυρήνα
1. Ονομαστική απόσταση ανίχνευσης (Sn)
Αυτή είναι η ονομαστική μέγιστη απόσταση ανίχνευσης του αισθητήρα υπό τυπικές συνθήκες (π.χ. το αντικείμενο που γίνεται ανίχνευση είναι ένα συγκεκριμένο υλικό, η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 25 μοίρες και δεν υπάρχουν παρεμβολές). Είναι η θεμελιώδης παράμετρος που επηρεάζει την πραγματική απόσταση ανίχνευσης.
Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας με ονομαστική απόσταση ανίχνευσης 10 mm δεν θα υπερβαίνει συνήθως αυτήν την τιμή (εκτός εάν-συντονιστεί σωστά χρησιμοποιώντας το κουμπί ρύθμισης, αλλά αυτό το εύρος είναι περιορισμένο).

2. Ανίχνευση μεγέθους και σχήματος επιφάνειας
Η διάμετρος της επιφάνειας αίσθησης ενός κυλινδρικού αισθητήρα επηρεάζει άμεσα την ικανότητά του να ανιχνεύει μικρά αντικείμενα: μεγαλύτερη διάμετρος σημαίνει ότι η απόσταση ανίχνευσης για μικρά αντικείμενα (όπως πλαστική στήλη διαμέτρου 5 mm) είναι πιο κοντά στην ονομαστική τιμή. μια μικρότερη διάμετρος σημαίνει ότι η πραγματική απόσταση ανίχνευσης για μικρά αντικείμενα μειώνεται σημαντικά (πιθανώς μόνο το 50% της ονομαστικής τιμής).

Η επιπεδότητα της επιφάνειας ανίχνευσης (π.χ. εάν υπάρχουν προεξοχές ή επικαλύψεις) επηρεάζει επίσης την κατανομή του πεδίου χωρητικότητας, μεταβάλλοντας έμμεσα την απόσταση ανίχνευσης.

3. Προσαρμογή ευαισθησίας
Ορισμένοι αισθητήρες διαθέτουν ένα κουμπί ευαισθησίας (ή μπορεί να ρυθμιστεί μέσω του κυκλώματος) που αλλάζει άμεσα την απόσταση ανίχνευσης:
Η αύξηση της ευαισθησίας αυξάνει την απόσταση ανίχνευσης (αλλά μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο λανθασμένης ενεργοποίησης, όπως λόγω υγρασίας περιβάλλοντος ή σκόνης).
Η μείωση της ευαισθησίας μειώνει την απόσταση ανίχνευσης (κατάλληλη για τη μείωση των παρεμβολών, αλλά μπορεί να χάσει αντικείμενα λίγο πιο μακριά).

II. Παράμετροι που σχετίζονται με το αντικείμενο ανίχνευσης
1. Διηλεκτρική σταθερά (ε) του Αντικειμένου Στόχου
Χωρητικός αισθητήρας εγγύτητας PNP NPNλειτουργούν ανιχνεύοντας τη μεταβολή της χωρητικότητας μεταξύ του αντικειμένου και του αισθητήρα και η τιμή της χωρητικότητας συσχετίζεται θετικά με τη διηλεκτρική σταθερά του αντικειμένου.
Όσο μεγαλύτερη είναι η διηλεκτρική σταθερά (π.χ. ε≈80 για υγρά και νερό), τόσο πιο κοντά είναι η απόσταση ανίχνευσης στην ονομαστική τιμή. Όσο χαμηλότερη είναι η διηλεκτρική σταθερά (π.χ. ε≈1 για τον αέρα και ε≈2-5 για το πλαστικό), τόσο μικρότερη είναι σημαντικά η πραγματική απόσταση ανίχνευσης (πιθανώς μόνο 30%-70% της ονομαστικής τιμής).
Αν και τα μεταλλικά αντικείμενα έχουν υψηλή διηλεκτρική σταθερά, η αγωγιμότητά τους επηρεάζει την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου. Επομένως, η απόσταση ανίχνευσης ορισμένων αισθητήρων για μέταλλα μπορεί να είναι ελαφρώς μικρότερη από ό,τι για μη μέταλλα (ανατρέξτε στο εγχειρίδιο για λεπτομέρειες).

2. Μέγεθος αντικειμένου στόχου και περιοχή επιφάνειας
Όταν η επιφάνεια του αντικειμένου είναι μεγαλύτερη ή ίση με την επιφάνεια ανίχνευσης του αισθητήρα, η απόσταση ανίχνευσης είναι κοντά στην ονομαστική τιμή. Για μικρότερες επιφάνειες (όπως λεπτά σύρματα ή μικρά σωματίδια), η απόσταση ανίχνευσης μειώνεται όσο μειώνεται η περιοχή (η μείωση της περιοχής μπορεί να μειώσει την απόσταση κατά 30%-50%).
Το πάχος του αντικειμένου έχει επίσης αντίκτυπο: πολύ λεπτά αντικείμενα (όπως λεπτές μεμβράνες) μπορεί να οδηγήσουν σε μείωση της απόστασης ανίχνευσης λόγω ανεπαίσθητων αλλαγών στην χωρητικότητα.

III. Παράμετροι Περιβαλλοντικής Προσαρμοστικότητας
1. Εύρος θερμοκρασίας
ΟΧωρητικός αισθητήρας εγγύτητας PNP NPNτο εγχειρίδιο θα καθορίσει τη θερμοκρασία λειτουργίας (π.χ. -25 βαθμοί έως 70 μοίρες). Οι αλλαγές θερμοκρασίας μπορούν να επηρεάσουν τη σταθερότητα των παραμέτρων των εσωτερικών στοιχείων πυκνωτών (όπως οι πυκνωτές κεραμικού και φιλμ):
Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να προκαλέσουν μετατόπιση χωρητικότητας και να μειώσουν την απόσταση ανίχνευσης.
Οι χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να επιβραδύνουν την απόκριση του κυκλώματος, αυξάνοντας ελαφρώς την απόσταση ανίχνευσης αλλά μειώνοντας τη σταθερότητα.
Ορισμένοι αισθητήρες υψηλής ακρίβειας-θα υποδεικνύουν έναν "συντελεστή επίδρασης θερμοκρασίας" (π.χ. ±0,1% Sn/βαθμός ) για να ποσοτικοποιήσουν την επίδραση της θερμοκρασίας στην απόσταση.

2. Βαθμολογία προστασίας (Κατάταξη IP)
Η βαθμολογία προστασίας (π.χ. IP67, IP68) επηρεάζει τη σταθερότητα του αισθητήρα σε περιβάλλοντα με υγρασία και σκόνη:
Οι αισθητήρες χαμηλής-IP-βαθμολόγησης είναι ευαίσθητοι σε συμπύκνωση στην επιφάνεια ανίχνευσης σε υψηλή υγρασία, κάτι που ισοδυναμεί με την προσθήκη αντικειμένου με υψηλή διηλεκτρική σταθερά, προκαλώντας δυνητικά μη φυσιολογική αύξηση στην απόσταση ανίχνευσης (ψευδής ενεργοποίηση).
Η πρόσφυση της σκόνης αλλάζει την χωρητικότητα της επιφάνειας ανίχνευσης, προκαλώντας μετατόπιση της απόστασης (συνήθως βράχυνση).

3. Αντίσταση παρεμβολών
Η ικανότητα του αισθητήρα να καταστέλλει τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) και τις παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων (RFI) (όπως η βαθμολογία αντίστασης παρεμβολής που απαιτείται για την πιστοποίηση CE) μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα ανίχνευσης:
Εάν η αντίσταση παρεμβολής είναι ασθενής, το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να διαταραχθεί όταν λειτουργεί κοντά σε κινητήρες ή μετατροπείς, προκαλώντας διακυμάνσεις της απόστασης ανίχνευσης (αστάθεια).

IV. Παράμετροι εξόδου κυκλώματος και τροφοδοσίας
1. Εύρος τάσης τροφοδοσίας
Οι περισσότεροι αισθητήρες απαιτούν τροφοδοτικό DC (π.χ. 12-24V DC). Οι διακυμάνσεις της τάσης μπορούν να επηρεάσουν τη σταθερότητα του εσωτερικού κυκλώματος ταλαντωτή:
Υποτάση: Το σήμα ταλάντωσης εξασθενεί, μειώνοντας την απόσταση ανίχνευσης.
Υπέρταση: Αυτό μπορεί να προκαλέσει υπερφόρτωση του κυκλώματος, με αποτέλεσμα μη φυσιολογική απόσταση ανίχνευσης ή ζημιά στον αισθητήρα.

2. Χρόνος απόκρισης
Ενώ ο χρόνος απόκρισης (π.χ. μικρότερος ή ίσος με 1ms) δεν καθορίζει άμεσα την απόσταση ανίχνευσης, μπορεί να επηρεάσει την ανίχνευση-τα γρήγορα κινούμενων αντικειμένων.
Εάν ένα αντικείμενο κινείται ταχύτερα από τον χρόνο απόκρισης, μπορεί να περάσει από το εύρος ανίχνευσης πριν ενεργοποιηθεί ο αισθητήρας, με αποτέλεσμα η "πραγματική αποτελεσματική απόσταση" να εντοπιστεί εσφαλμένα ως μικρότερη.