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Kapazitive Sensoren

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Kapazitive Näherungsschalter sind berührungs- und kontaktlos und somit verschleißfrei arbeitende Grenztaster. Sie dienen zur Erfassung sowohl metallischer als auch nicht-metallischer Materialien, ob fest oder flüssig.

Die aktive Fläche des kapazitiven Sensors wird von zwei metallischen Elektroden gebildet. Seine Betätigung erfolgt durch die Annäherung eines Objektes zur aktiven Fläche des Sensors. Es gelangt dabei in das elektrische Feld der Elektrodenfläche. Hierdurch wird die Koppelkapazität erhöht und der Oszillator beginnt zu schwingen. Über eine Auswerteinheit wird die Schwingungsamplitude erfasst und in ein Signal umgesetzt.

Kapazitive Sensoren werden von leitenden und nichtleitenden Materialien betätigt. Mit metallischen Objekten erreicht man aufgrund des hohen Leitwertes die größeren Schaltabstände. Bei der Erfassung organischer Materialien, z.B. Getreide oder Holz ist der Schaltabstand stark von deren Wassergehalt abhängig.

 Eine detaillierte Funktionsbeschreibung finden Sie hier.

Kapazitive Näherungsschalter von Dietz sind in einer Vielzahl verschiedener Bauformen und Materialien verfügbar, mit Schaltabständen bis zu 120 mm, in Gleichstrom- und Wechselstromausführungen, mit Schalt- oder Analogausgängen. Sie decken ein breites Feld von Automatisierungsaufgaben überall dort ab, wo eine produktionstechnisch zu überwachende Größe (Distanz oder Füllstand) ausgewertet werden muss.

Weitere Ausführungen finden Sie im Produktfinder

kapazitive sensoren produktkatalog sensortechnik dietz01

Produktkatalog


Produktspektrum

  • Zylindrisch ab Ø 2 mm
  • Scheiben- u. Miniaturbauformen
  • Schalt- u. Analogausgänge
  • Gleich- und Wechselspannung
  • Hochtemperatursensor /Tieftemperatursensor
  • Teflongehäuse (lebensmittelecht)
  • Leckagemelder, Stabsonden

Anwendungsbeispiele
(Applikationsfabrik, bitte Thumbnail klicken)

kapazitive sensoren applikationsfabrik sensortechnik dietz01

kapazitive sensoren anwesenheitskontrolle sensortechnik dietz01

Anwesenheitskontrolle

kapazitive sensoren fuellstandskontrolle sensortechnik dietz01

Füllstandkontrolle Kunststoffgranulat

kapazitive sensoren fuellstandskontrolle fsa sensortechnik dietz01

Füllstandkontrolle, selbstkompensierend (FSA)


FAQ

Wo werden kapazitive Sensoren und Näherungsschalter eingesetzt?

Kapazitive Sensoren bieten grundsätzlich eine sehr hohe Genauigkeit und darüber hinaus eine universelle Funktionalität. Aufgrund dieser Eigenschaften kommen kapazitive Näherungsschalter in fast allen Industriezweigen zum Einsatz. Sie erfüllen verschiedenste Aufgaben in sehr unterschiedlichen Produktionsbereichen. Dazu gehören zum Beispiel die Dickenmessung oder die Positionsmessung ebenso wie die Kontrolle von Füllständen.

Wie funktioniert ein kapazitiver Sensor überhaupt?

Das Funktionsprinzip eines kapazitiven Sensors ist das eines offenen Kondensators. Zwischen Elektroden wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Wenn dann ein Material in das elektrische Feld eindringt, das eine höhere Dielektrizitätszahl hat als die Luft, so vergrößert sich die Kapazität des Feldes. Die Präzisionselektronik misst diese Erhöhung der Kapazität. Ein Signal wird erzeugt und im Zuge der Signalaufbereitung genau ausgewertet. Dieser Vorgang führt dann zum Schalten des Ausgangs.

Wie werden leitende Materialien detektiert?

Leitende Materialien haben normalerweise eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 20 µS / cm. Deshalb können sie von allen kapazitiven Näherungsschaltern sehr gut erkannt werden. Das heißt, dass die Dielektrizitätszahl (siehe unten) keine Rolle für den Schaltabstand spielt. Der Schaltabstand hängt von der Größe des Objektes und dessen Erdung ab.

Was ist bei nicht leitenden Materialien anders?

Nicht leitende Materialien haben in der Regel eine elektrische Leitfähigkeit von unter 20 µS / cm. Wenn ein nicht leitendes Objekt in das Feld eines Sensors gebracht wird, dann verstärkt sich das Feld. Diese Verstärkung hängt ab von der Dielektrizitätszahl und der Größe des zu detektierenden Materials. Je tiefer die elektrische Leitfähigkeit ist, desto schwieriger ist es, das Medium tatsächlich zu detektieren.

Was gibt die Dielektrizitätszahl an?

Kapazitive Sensoren können leitende und nicht-leitende Medien mit einer Dielektrizitätszahl größer als eins detektieren. Diese Dielektrizitätszahl wird mitunter auch dielektrische Leitfähigkeit oder Permittivitätszahl bezeichnet. Ihr Wert gibt an, wievielmal größer die elektrische Flussdichte wird, wenn das entsprechende Material in das Messfeld eindringt.

Welche Bauformen sind grundsätzlich verfügbar?

Kapazitive Sensoren sind in runder Form oder in Quaderform erhältlich. Die Abmessungen reichen von wenigen Millimetern bis zu über zehn Zentimetern Länge. Bei der Auswahl spielt unter anderem die geplante Montage eine entscheidende Bedeutung, ebenso der Einsatz. So lassen sich runde Sensoren zum Beispiel mit einem speziellen Sensoren-Halter fixieren. Andere Modelle können auch angeklebt werden. Einige Sensoren sind für eine Nutzung als Start- oder Stopp-Taster ausgelegt, die per Handbewegung ausgelöst werden. Die können dann zum Beispiel mittels Symbolscheiben ihrer Bedeutung zugeordnet werden.

Welche Materialien werden für die Gehäuse verwendet?

Grundsätzlich sind die Gehäuse für kapazitive Sensoren in den gleichen Materialien wie die der induktiven Sensoren erhältlich: Gehäuse aus Messing und Kunststoff werden zum Beispiel im Bereich Maschinenbau verwendet. Rostfreier Edelstahl kommt als Material vorrangig in der Nahrungsmittelindustrie und in der Chemieindustrie zum Einsatz. Das gilt auch für Teflon, wobei letzteres vor allem dort gefragt ist, wo eine große Widerstandskraft gegen Säuren, Laugen, aggressive Öle und ähnliches notwendig ist.

Ist der Schaltabstand stufenlos einstellbar?

Ja. Mittels Potentiometer können Sie den Schaltabstand stufenlos einstellen. Er berücksichtigt keine Abweichungen aufgrund äußerer Bedingungen wie Temperatur, Spannung oder Feuchtigkeit. Auch Fertigungstoleranzen spielen keine Rolle.

Welche Anschlüsse gibt es?

Grundsätzlich haben Sie die Wahl zwischen Steckanschlüssen und Geräten mit Kabel. Bei den Steckanschlüssen handelt es sich in der Regel um drei-, vier- oder sechs-polige Standard-Stecker.

Welche Ausgänge werden verwendet?

Generell kommen die Standards PNP und NPN zum Einsatz. PNP ist in europäischen Ländern gebräuchlich, NPN hingegen im asiatischen Raum. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass der Schaltdraht bei PNP-Schaltungen „Plus“ ist, aber bei NPN „Null“.

Welche Einbauarten gibt es?

Es gibt bündige und nicht bündige Schalter. Erstere schließen flach ab mit der umliegenden Oberfläche. Aber nicht bündige benötigen einen Freiraum seitlich der aktiven Fläche, um störungsfrei funktionieren zu können.

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