Mesure de verre, de film et d'autres matériaux non conducteurs avec des capteurs capacitifs

Note sur l'application de capteur capacitif LT03-0015

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Introduction

C'est compliqué. Nous pouvons aider.Les capteurs capacitifs sont le plus souvent utilisés pour mesurer le changement de position d'une cible conductrice. Mais les capteurs capacitifs peuvent également mesurer efficacement la présence, la densité, l'épaisseur et la localisation des non-conducteurs. L'astuce consiste à contrôler toutes les autres variables qui affecteront la mesure.

Notions de base sur les capteurs capacitifs

Les capteurs capacitifs mesurent la capacité entre la surface de détection active de la sonde capacitive et une cible conductrice. Dans la plupart des applications, la distance entre la sonde et la cible change, ce qui crée un changement de capacité que le capteur peut interpréter comme un changement de distance précis.

Si la distance entre la sonde et la cible conductrice reste constante, la capacité peut être modifiée en modifiant la «constante diélectrique» du matériau entre la sonde et la cible. La constante diélectrique de l'air est légèrement supérieure à 1.00 et est constante à moins que l'humidité ne devienne très élevée. La constante diélectrique du verre, du plastique et du film est supérieure à celle de l'air. Tout matériau de ce type qui passe entre la sonde et la cible conductrice modifiera la sortie du capteur.

Pour plus de détails sur le fonctionnement des capteurs capacitifs et de la constante diélectrique, voir Fonctionnement et optimisation des capteurs capacitifs

Mesurer les non-conducteurs

Les non-conducteurs peuvent être mesurés en transmettant le champ électrique à une cible conductrice stationnaire située derrière.

Les matériaux non conducteurs tels que le verre et le plastique ont une constante diélectrique différente de celle de l'air. La constante diélectrique détermine l’influence d’un matériau non conducteur sur la capacité entre deux conducteurs. Lorsqu'un non-conducteur est inséré entre la sonde et une cible de référence fixe, le champ de détection traverse le matériau jusqu'à la cible mise à la terre (voir l'illustration à droite). La présence du matériau non conducteur modifie le diélectrique et par conséquent, la capacité.

La mesure de l'épaisseur du verre, du film, du plastique ou d'autres non-conducteurs peut être réalisée en plaçant la sonde d'un capteur capacitif au-dessus d'une cible conductrice et en ajustant le capteur pour qu'il soit dans sa plage étalonnée. Placer différentes épaisseurs de matériau non conducteur dans l'espace créera différentes sorties de capteur. L'utilisation de quelques morceaux d'épaisseur connue vous permettra de déterminer la quantité de changement de la sortie du capteur par unité d'épaisseur. C'est un processus appelé «mastering».

Pas seulement l'épaisseur

L'épaisseur n'est pas la seule chose qui peut changer la sortie du capteur. La sortie du capteur changera si la densité ou la composition du matériau change ou si la constante diélectrique n'est pas uniforme dans tout le matériau. Essentiellement, le système de capteurs capacitifs peut mesurer l’UNE des variables suivantes uniquement si toutes les autres variables sont cohérentes:

  • Épaisseur
  • Constante diélectrique
  • Composition du matériau
  • Densité

Lorsque l'une de ces variables présente un intérêt et que les autres peuvent être contrôlées (ou compensées), un capteur capacitif peut fournir une solution de mesure.

Une application non conductrice spécifique est décrite dans notre QucikApp Revêtement non conducteur sur un substrat métallique et est le principe utilisé dans notre Capteurs d'étiquettes transparentes modèle LRD.