سنسور خازنی یا Capacitive Proximity Sensor یکی از تجهیزات تشخیص بدون تماس در اتوماسیون صنعتی است که می‌تواند حضور بسیاری از اجسام فلزی و غیر فلزی را تشخیص دهد. پلاستیک، شیشه، آب، روغن، پودر، گرانول و مواد جامد فله‌ای از نمونه Targetهایی هستند که بسته به مدل Sensor و خواص ماده می‌توان با تکنولوژی خازنی تشخیص داد.
برای خرید سنسور خازنی تنها فاصله تشخیص یا قطر بدنه کافی نیست. ثابت دی‌الکتریک ماده، ضخامت و ابعاد Target، فاصله واقعی، Flush یا Non-Flush بودن نصب، تنظیم حساسیت، NPN یا PNP بودن خروجی، NO یا NC، ولتاژ تغذیه و شرایط محیطی باید همزمان بررسی شوند. این موضوع بهخصوص در تشخیص مایع از پشت دیواره مخزن یا کنترل سطح پودر و گرانول اهمیت بیشتری دارد.
سنسور خازنی چیست؟
Capacitive Sensor نوعی Proximity Sensor است که تغییر ظرفیت الکتریکی در مقابل سطح حساس خود را اندازه‌گیری می‌کند. زمانی که یک ماده به ناحیه تشخیص نزدیک می‌شود، شرایط میدان الکتریکی Sensor تغییر می‌کند و مدار داخلی این تغییر را به وضعیت خروجی تبدیل می‌کند.
تفاوت مهم این تکنولوژی با Inductive Sensor این است که برای تشخیص به وجود فلز وابسته نیست. بنابراین در بسیاری از خطوط تولید که Target پلاستیکی، شیشه‌ای، پودری یا مایع است، سنسور خازنی یکی از گزینه‌های اصلی محسوب می‌شود.
قابلیت تشخیص هر ماده به خواص الکتریکی آن، ابعاد Target، فاصله، تنظیم حساسیت Sensor و شرایط محیط بستگی دارد. به همین دلیل نمی‌توان یک فاصله تشخیص را برای همه مواد به‌صورت یکسان در نظر گرفت.
سنسور خازنی چگونه کار می‌کند؟
سطح حساس Sensor و Target مانند اجزای یک خازن عمل می‌کنند. نزدیک شدن Target باعث تغییر Capacitance ایجادشده در میدان الکتریکی جلوی Sensor می‌شود.
مدار Oscillator و بخش تشخیص داخلی Sensor این تغییر را اندازه‌گیری می‌کنند. وقتی مقدار تغییر از Threshold تنظیم‌شده عبور کند، خروجی Sensor از حالت عادی به وضعیت فعال تغییر می‌کند.
به همین دلیل مقدار Dielectric Constant یا ثابت دی‌الکتریک ماده روی قابلیت تشخیص اثر دارد. همچنین بزرگ‌تر شدن Target یا نزدیک‌تر شدن آن می‌تواند تغییر ظرفیت بیشتری ایجاد کند.
سنسور خازنی چه موادی را تشخیص می‌دهد؟
یکی از مزیت‌های اصلی Capacitive Sensor، تنوع بالای Targetهای قابل تشخیص است. بسته به مدل و تنظیم Sensor می‌توان بسیاری از مواد جامد یا مایع را شناسایی کرد.
پلاستیک
تشخیص قطعات پلاستیکی، ظرف، ورق و گرانول در مدل مناسب.
مایعات
تشخیص آب، روغن و سایر مایعات متناسب با ویژگی ماده و Sensor.
پودر
کنترل سطح مواد پودری داخل مخزن و Hopper.
گرانول
تشخیص مواد اولیه پلاستیک و Bulk Material.
شیشه
تشخیص بعضی اجسام یا ظروف شیشه‌ای بسته به شرایط کاربرد.
فلز
اجسام فلزی نیز توسط تکنولوژی خازنی قابل تشخیص هستند.
تفاوت سنسور خازنی و القایی
سنسور القایی عمدتاً برای تشخیص اجسام فلزی استفاده می‌شود، در حالی که Sensor خازنی می‌تواند بسیاری از Targetهای غیر فلزی را نیز تشخیص دهد. این تفاوت مهم‌ترین معیار اولیه برای انتخاب میان این دو تکنولوژی است.
اگر هدف یک پیچ یا صفحه فولادی است و تشخیص سایر مواد مطلوب نیست، سنسور القایی معمولاً انتخاب ساده‌تری است. اگر Target پلاستیک، مایع، شیشه، پودر یا گرانول باشد، Capacitive Sensor گزینه مهمی برای بررسی است.
| ویژگی |
سنسور خازنی |
سنسور القایی |
| Target اصلی |
فلزی و بسیاری از مواد غیر فلزی |
فلز |
| اصل تشخیص |
تغییر Capacitance |
تغییر میدان ناشی از Target فلزی |
| کنترل سطح مایع |
در مدل مناسب قابل استفاده |
برای خود مایع مناسب نیست |
| تنظیم حساسیت |
در بسیاری از مدل‌ها مهم و قابل تنظیم |
بسته به خانواده محصول |
تنظیم حساسیت سنسور خازنی
Sensitivity Adjustment یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های بسیاری از Capacitive Sensorها است. این تنظیم مشخص می‌کند چه مقدار تغییر ظرفیت برای سوئیچ کردن خروجی کافی باشد.
افزایش بیش از حد حساسیت می‌تواند باعث شود Sensor علاوه بر Target اصلی، رطوبت، دیواره مخزن یا مواد اطراف را نیز تشخیص دهد. حساسیت بسیار کم نیز ممکن است باعث شود Target واقعی به‌صورت مطمئن شناسایی نشود.
بعضی مدل‌ها با Potentiometer، برخی با Pushbutton و مدل‌های جدیدتر حتی از طریق IO-Link تنظیم می‌شوند. روش دقیق باید از مستند همان کد محصول بررسی شود.
Sensitivity را روی حداکثر نگذارید مگر کاربرد واقعاً نیاز داشته باشد
نقطه تشخیص باید با Target واقعی و در شرایط واقعی ماشین تنظیم شود. حساسیت بیش از حد می‌تواند احتمال False Trigger ناشی از دیواره، رطوبت یا مواد مجاور را افزایش دهد.
کنترل سطح مایع با سنسور خازنی
Level Detection یکی از کاربردهای مهم سنسور خازنی است. Sensor می‌تواند در محل تعیین‌شده روی مخزن نصب شود و رسیدن یا نرسیدن ماده به آن نقطه را تشخیص دهد.
در بعضی کاربردها Sensor مستقیماً با ماده تماس دارد و در بعضی دیگر می‌تواند از خارج یک دیواره غیر فلزی، تغییر ناشی از حضور مایع را تشخیص دهد. قابلیت تشخیص از پشت دیواره به جنس و ضخامت دیواره، نوع ماده و مشخصات Sensor وابسته است.
بنابراین نباید فرض کرد هر Capacitive Sensor می‌تواند هر مایعی را از پشت هر مخزنی تشخیص دهد. تنظیم و تست واقعی روی مخزن بخش مهمی از Commissioning است.
تشخیص پودر و گرانول
صنایع پلاستیک، بسته‌بندی و مواد غذایی از کاربردهای رایج این تکنولوژی هستند. سنسور خازنی می‌تواند برای کنترل High Level یا Low Level مواد پودری و گرانولی در Hopper و مخزن استفاده شود.
در این کاربرد باید تغییرات تراکم ماده، رسوب روی سطح Sensor و خواص دی‌الکتریک محصول بررسی شوند. بعضی Sensorها به‌طور خاص برای Level Monitoring و محیط‌های دارای Granulate طراحی شده‌اند.
فاصله تشخیص سنسور خازنی
Sensing Range در سنسور خازنی به خانواده محصول و شرایط Target بستگی دارد. برخلاف یک تصور رایج، عدد درج‌شده در Catalog لزوماً برای تمام مواد به همان شکل تکرار نمی‌شود.
جنس ماده، مساحت سطح روبه‌روی Sensor، فاصله، تنظیم حساسیت و نحوه نصب می‌توانند نقطه سوئیچ را تغییر دهند. به همین دلیل در کاربردهای حساس بهتر است Target واقعی روی ماشین تست شود.
در محصولات صنعتی فعلی می‌توان مدل‌های M12، M18 و M30 با محدوده‌های تشخیص متفاوت پیدا کرد. برخی خانواده‌های فعلی ifm برای مثال در M18 تا حدود 30mm و در M30 تا حدود 40mm در نسخه‌های خاص Non-Flush ارائه می‌شوند؛ این مقادیر نمونه یک خانواده‌اند و نباید به همه سنسورهای خازنی تعمیم داده شوند.
Flush و Non-Flush در سنسور خازنی
Capacitive Sensor نیز می‌تواند با ساختارهای Flush، Non-Flush یا در بعضی برندها Quasi-Flush عرضه شود. این عبارت‌ها روی شرایط نصب و میدان حساس Sensor اثر دارند.
در مدل Flush امکان نصب هم‌سطح طبق شرایط اعلام‌شده سازنده وجود دارد. مدل Non-Flush معمولاً به فضای آزاد بیشتری اطراف سطح فعال نیاز دارد و در بعضی خانواده‌ها Sensing Range بیشتری ارائه می‌کند.
انتخاب نوع نصب باید قبل از ساخت براکت یا سوراخ محل Sensor انجام شود. فلز یا ماده‌ای که بیش از حد به Active Face نزدیک باشد می‌تواند روی تنظیم Sensor اثر بگذارد.
سنسور خازنی M18 و M30
M18 و M30 از اندازه‌های بسیار رایج سنسور خازنی استوانه‌ای هستند. عدد M به سایز رزوه متریک بدنه اشاره می‌کند و روی فضای نصب و خانواده Sensing Range قابل ارائه اثر دارد.
بعضی تولیدکنندگان مدل‌های M12 را نیز ارائه می‌کنند. علاوه بر مدل‌های Cylindrical، سنسورهای Flat و Rectangular برای نصب روی دیواره مخزن یا فضاهای محدود وجود دارند.
NPN و PNP در سنسور خازنی
مدل‌های DC سه سیمه در بسیاری از خانواده‌ها با خروجی NPN یا PNP تولید می‌شوند. در PNP، خروجی فعال به سمت مثبت تغذیه سوئیچ می‌شود و در NPN مسیر خروجی در حالت فعال به سمت 0V هدایت می‌شود.
انتخاب باید مطابق Digital Input PLC یا مدار موجود انجام شود. NPN و PNP بیانگر کیفیت Sensor نیستند و فقط نوع مدار خروجی را مشخص می‌کنند.
NO و NC در سنسور خازنی
NO یا Normally Open به خروجی‌ای گفته می‌شود که در حالت عادی غیرفعال است و هنگام تشخیص Target تغییر وضعیت می‌دهد. NC یا Normally Closed منطق معکوس دارد.
برخی سنسورهای چهار سیمه هر دو خروجی NO و NC را ارائه می‌کنند و در بعضی مدل‌های جدید Function خروجی قابل تنظیم است. در Replacement باید منطق دستگاه قبلی با برنامه PLC هماهنگ بماند.
سنسور خازنی AC و DC
سنسورهای خازنی در مدل‌های DC و AC یا AC/DC بسته به خانواده محصول عرضه می‌شوند. مدل DC معمولاً برای اتصال مستقیم به PLC و مدارهای 24VDC کاربرد بیشتری دارد.
مدل‌های AC دو سیمه نیز در برخی تجهیزات صنعتی استفاده می‌شوند. سیم‌بندی این مدل با Sensor سه سیمه DC متفاوت است و نباید بدون بررسی مدار جایگزین یکدیگر شوند.
سنسور خازنی دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه
| ساختار |
کاربرد معمول |
| 2-Wire |
اتصال سری در مدار، از جمله برخی مدل‌های AC یا DC دو سیمه |
| 3-Wire |
مثبت، 0V و خروجی NPN یا PNP |
| 4-Wire |
در برخی مدل‌ها برای ارائه خروجی مکمل NO و NC |
IO-Link در سنسور خازنی
بعضی Capacitive Sensorهای جدید از IO-Link پشتیبانی می‌کنند. در این مدل‌ها تنظیم نقطه سوئیچ، Diagnostics و داده‌های بیشتر می‌توانند از طریق ارتباط دیجیتال در اختیار سیستم کنترل قرار گیرند.
استفاده از IO-Link نیازمند Master و Sensor سازگار است و این قابلیت در تمام مدل‌های خازنی وجود ندارد. برای سیستم ساده می‌توان همچنان از خروجی دیجیتال PNP یا NPN استفاده کرد.
کاربرد سنسور خازنی در صنعت
کنترل سطح مایع
تشخیص High یا Low Level در مخزن متناسب با Sensor و جنس مخزن.
صنایع پلاستیک
تشخیص Granulate، قطعات پلاستیکی و کنترل مواد اولیه.
پودر و مواد فله
کنترل پر یا خالی شدن Hopper و مخزن.
بسته‌بندی
تشخیص ظروف و بستههای غیر فلزی در نقاط مناسب ماشین.
صنایع غذایی
Level Detection مواد جامد یا مایع با مدل مناسب شرایط فرایند.
تشخیص موقعیت
تشخیص Presence یا Position Targetهای فلزی و غیر فلزی.
راهنمای انتخاب سنسور خازنی
| پارامتر |
موضوعی که باید بررسی شود |
| نوع ماده |
مایع، پلاستیک، پودر، گرانول، شیشه یا فلز مشخص شود. |
| فاصله تشخیص |
با Target واقعی و Sensitivity مورد نیاز هماهنگ شود. |
| نوع نصب |
Flush، Non-Flush یا Quasi-Flush بررسی شود. |
| ابعاد |
M12، M18، M30 یا بدنه Flat متناسب با ماشین انتخاب شود. |
| خروجی |
NPN، PNP یا AC/DC متناسب با کنترلر انتخاب شود. |
| Logic |
NO، NC یا خروجی قابل تنظیم مشخص شود. |
| Sensitivity |
روش تنظیم Potentiometer، Pushbutton یا IO-Link بررسی شود. |
| شرایط محیط |
دما، رطوبت، رسوب، آب، مواد شیمیایی و IP Rating بررسی شوند. |
نکات نصب سنسور خازنی
Sensor باید مطابق شرایط Flush یا Non-Flush نصب شود. وجود اجسام اطراف سطح حساس می‌تواند نقطه سوئیچ را تغییر دهد و باعث تشخیص ناخواسته شود.
اگر چند Sensor نزدیک یکدیگر نصب می‌شوند، فاصله لازم برای جلوگیری از تداخل باید مطابق Datasheet رعایت شود. در کاربرد Level نیز محل نصب باید طوری باشد که رسوب دائمی ماده روی Sensor باعث Trigger اشتباه نشود.
پس از نصب، Sensitivity با ماده واقعی تنظیم و چند سیکل پر و خالی شدن سیستم آزمایش شود. تست فقط با دست یا یک جسم متفاوت از Target واقعی معیار مناسبی برای Commissioning نهایی نیست.
تجهیزات جانبی سنسور خازنی
- براکت و پایه نصب متناسب با M18 یا M30
- Connector و کابل M12 در مدل‌های کانکتوری
- Mounting Adapter برای مخزن و Sight Glass
- IO-Link Master برای مدل‌های IO-Link
- Digital Input PLC سازگار با NPN یا PNP
- محافظ مکانیکی در محل‌های دارای احتمال ضربه
قیمت سنسور خازنی
قیمت سنسور خازنی به برند، قطر و جنس بدنه، Sensing Range، نوع خروجی، تعداد سیم، قابلیت تنظیم حساسیت، Connector، IP Rating و امکاناتی مانند IO-Link بستگی دارد.
مدل ساده M18 سه سیمه NPN یا PNP را نباید مستقیماً با یک Level Sensor تخصصی، High Temperature Sensor یا مدل دارای IO-Link مقایسه کرد. ابتدا کاربرد و مشخصات لازم باید تعیین شوند و سپس قیمت محصولات هم‌رده بررسی شود.
در بازار ایران نیز مدل‌های M18 و M30 با خروجی‌های NPN و PNP، دو سیمه AC و سه یا چهار سیمه DC و فواصل مختلف عرضه می‌شوند. بنابراین هنگام استعلام بهتر است کد کامل یا حداقل مشخصات الکتریکی و مکانیکی اعلام شوند.
خرید سنسور خازنی
برای خرید سنسور خازنی ابتدا Target یا ماده‌ای که باید تشخیص داده شود مشخص کنید. سپس فاصله واقعی، نحوه نصب و حساسیت مورد نیاز بررسی شوند.
در مرحله بعد نوع خروجی NPN یا PNP، NO یا NC و AC یا DC بودن Sensor تعیین می‌شود. اگر هدف کنترل سطح مخزن است، جنس دیواره، ضخامت آن و نحوه تماس Sensor با ماده نیز اهمیت پیدا می‌کنند.
در نهایت شرایط محیطی مانند دما، رطوبت، گردوغبار، رسوب مواد و درجه حفاظت بررسی می‌شوند. این روش باعث می‌شود Sensor فقط در زمان آزمایش اولیه کار نکند، بلکه در شرایط واقعی خط تولید نیز تشخیص پایداری داشته باشد.
سوالات متداول سنسور خازنی
سنسور خازنی چیست؟
نوعی Proximity Sensor بدون تماس است که تغییر ظرفیت الکتریکی ناشی از نزدیک شدن Target را تشخیص می‌دهد و برای مواد فلزی و بسیاری از مواد غیر فلزی قابل استفاده است.
سنسور خازنی چه موادی را تشخیص می‌دهد؟
بسته به مدل می‌تواند فلز، پلاستیک، شیشه، آب، روغن، پودر و گرانول را تشخیص دهد. عملکرد دقیق به خواص ماده و تنظیم Sensor وابسته است.
تفاوت سنسور خازنی و القایی چیست؟
Inductive Sensor عمدتاً برای فلز استفاده می‌شود؛ Capacitive Sensor علاوه بر فلز می‌تواند بسیاری از مواد غیر فلزی را نیز تشخیص دهد.
آیا سنسور خازنی می‌تواند مایع داخل مخزن را تشخیص دهد؟
بله، در کاربرد و مدل مناسب امکان Level Detection وجود دارد و بعضی Sensorها می‌توانند از خارج دیواره غیر فلزی نیز حضور ماده را تشخیص دهند. جنس و ضخامت مخزن و نوع مایع باید بررسی شوند.
حساسیت سنسور خازنی چگونه تنظیم می‌شود؟
بسته به مدل با Potentiometer، Pushbutton یا تنظیم دیجیتال مانند IO-Link انجام می‌شود. تنظیم باید با Target واقعی صورت گیرد.
NPN و PNP در سنسور خازنی چه تفاوتی دارند؟
این دو عبارت نوع مدار خروجی Sensor را مشخص می‌کنند. انتخاب آن باید با نوع ورودی PLC و سیم‌بندی تابلو سازگار باشد.
Flush و Non-Flush چه تفاوتی دارند؟
تفاوت در شکل میدان تشخیص و شرایط نصب است. مدل Non-Flush معمولاً به فضای آزاد بیشتری اطراف Active Face نیاز دارد و در برخی خانواده‌ها Range بیشتری دارد.
برای تشخیص گرانول پلاستیک چه سنسوری مناسب است؟
سنسور خازنی یکی از گزینه‌های اصلی است، اما Sensing Range، تراکم گرانول، دما، محل نصب و Sensitivity باید متناسب با خط بررسی شوند.
آیا سنسور خازنی مدل AC دارد؟
بله، بسته به سازنده مدل‌های DC و AC یا AC/DC وجود دارند. سیم‌بندی و مشخصات هر کد باید جداگانه بررسی شوند.
قیمت سنسور خازنی به چه عواملی بستگی دارد؟
برند، قطر، فاصله تشخیص، نوع خروجی، AC یا DC بودن، Sensitivity Adjustment، IP Rating، Connector و قابلیتهای ویژه روی قیمت اثر دارند.
خرید و قیمت سنسور خازنی
برای انتخاب سنسور خازنی، جنس ماده، فاصله تشخیص، Sensitivity، نوع نصب، قطر بدنه، خروجی NPN یا PNP و شرایط محیطی را مشخص کنید. در کاربرد Level Detection، نوع ماده و جنس دیواره مخزن نیز بررسی شود.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت سنسور خازنی با شماره
03191091031
تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!