Capteurs capacitifs – Rèsumé Leur fonction

Capteurs capacitifs – Rèsumé
Leur fonction
Les capteurs capacitifs, fonctionnent sans contact, transforment une
information propre aux techniques de production (distance ou
niveau de remplissage) en un signal utilisable. La fonction repose sur
la modification du champ électrique situé dans la zone active du
capteur.
Non-noyables :
Capteurs avec un champ électrique sphérique. Ces appareils doivent détecter, avec leur surface active, le produit cible actif (comme
par ex. des granulés, du sable, des liquides) .
Le rapprochement de matériaux métalliques ou non métalliques
dans la zone active du capteur capacitif cause un changement de
capacité, à la suite duquel, le RC oscille et bascule. C’est ainsi que le
niveau de déclenchement réglé après l’oscillateur bascule et que
l’amplificateur de commutation change son état de sortie. La fonction de commutation de la sortie est selon les modèles, à fermeture ou à ouverture..
Lexique :
Distance de détection S
C’est la distance entre la surface active du capteur et celle de l’objet se rapprochant du signal changeant
Dépend de la forme, de la taille et de la matière.
Applications
Les capteurs capacitifs de proximité sont idéaux dans le guidage et
contrôle de process de machines et comme déclencheur de compteur pour le comptage de pièces métalliques ou non métalliques,
également comme indicateur de niveau de contenants où des
matières liquides, pulvérisées ou en grains entrent en ligne de
compte.
surface active
Montage
Noyables :
Capteurs avec un champ électrique linéaire. Ces appareils détectent sur distance des matières solides (comme par ex. pièces usinées, composants, hybrides, carton, matière plastique) ou des matières liquides à travers du verre ou du plastique (épaisseur maximum 4 mm).
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Facteur de correction de la taille :
Pour les plus petits objets, dont la surface n’est pas unie, on obtient
les intervalles de commutation suivants en corrélation avec la surface aux normes F/F0 avec F0 = Surface frontale du capteur (surface active) et F= surface frontale de l’objet cible. Les données se
reportent aux capteurs noyables et à des objets formant une
chaîne mince et longue.
Zone standard Distance de
de l’objet
commutation
Sin %
ø de l’objet
en mm
F en mm2
S en mm
1,50
1,24
0,8
0,61
0,31
0,20
0,15
0,05
0,03
22
20
16
14
10
8
7
4
3
380
314
201
154
79
50
38
13
7
8
8
8
8
7,5
6,8
6,6
5,4
4,6
100
100
100
100
94
85
82,5
67,5
57,5
SensoPart France SARL, 11, rue Albert Einstein, F-77420 Champs - Marne la Vallée
Capteurs capacitifs – Rèsumé
Les différentes influences
Les capteurs capacitifs réagissent aux objets conducteurs ou nonconducteurs.
Les objets de matière conductrice forment sur la surface active du
capteur une électrode propre. Celle-ci forme avec les surfaces des
électrodes A et B, 2 capacités, Ca et Cb qui sont commutés en série
(voir Fig. 1). La capacité de cette commutation en série est toujours
plus grande que la capacité des électrodes non couvertes A et B.
Les métaux, parce qu’ils sont très conducteurs, atteignent les plus
grandes distances. On doit prendre en considération des facteurs
de réduction pour les différents métaux, tout comme pour les capteurs inductifs.
Influence des conditions
d’environnement
Distance de détection et Constance de diélectrique
Comme on peut le constater grâce au diagramme ci-dessous, la distance de détection (S) dépend de la constance de diélectrique (e)
de l’objet cible. Pour les objets métalliques, on atteint la distance de
détection maximale (100%), pour d’autres matériaux, cette distance se réduit en fonction de la constante du diélectrique de l’objet
cible.
Commutation par des objets de matériau non conducteur (Isolant) :
Si on met un isolateur entre les électrodes d’un condensateur, on
augmente ainsi la capacité en relation avec la constante diélectrique
(Fig. 2) de l’isolateur.
La constance diélectrique est pour tous les matériaux liquides et
solides plus grande que pour l’air (Air = 1 ; voir tableau). Dans le
même esprit, si les objets de matériau non conducteur agissent sur
la surface active d’un capteur capacitif, la capacité s’en trouve augmentée. Les matières avec une constante diélectrique atteignent de
grandes distances de détection.
Pour la détection de matériaux organiques (bois, céréales...), il faut
prendre en compte le fait que la distance de détection est très
influencée par leur contenance en eau (Eau = 80)
Conducteur
métallique
B
-
A
+
Ca Cb
+A
-B
Fig. 1
Diélectrique
B
-
A
+
Dans le tableau ci-dessous 1, on a listé la constance du diélectrique
de quelques matériaux importants. A cause du chiffre très élevé du
diélectrique de l’eau, on obtient de très grandes variations pour le
bois. Le bois humide est ainsi mieux détecté par des capteurs capacitifs, que lorsqu’il est sec.
Tableau 1
Constance diélectrique de
différents matériaux r
Constance diélectrique de
différents matériaux r
Air, vide
1
Polyéthylène
2.3
Plexiglas
3.2
Papier dur
4.5
Téflon
2
Polypropylène
2.3
Araldite
3.6
Sable quartz
4.5
Bois
2....7
Masse de câbles soudés
2.5
Bakélite
3.6
Verre
5
Paraffine
2.2
Quartz
3.7
Caoutchouc mou
2.5
Pétrole
2.2
Polyamide
5
Caoutchouc dur
4
Elastique en silicone
2.8
Huile de térébenthine
2.2
Chlore de Polyvinyle
2.9
Papier huilé
4
Marbre
8
Huile de Traf
2.2
Polystyrol
3
Aggloméré
4
Alcool
25.8
Papier
2.3
Cellulose
3
Porcelaine
4.4
Eau
80
Ca Cb
+A
Fig. 2
-B
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