Misura di vetro, film e altri materiali non conduttivi con sensori capacitivi

Nota sull'applicazione del sensore capacitivo LT03-0015

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Introduzione

È complicato. Possiamo aiutare.I sensori capacitivi sono spesso utilizzati per misurare il cambiamento di posizione di un target conduttivo. Ma i sensori capacitivi possono essere efficaci anche per misurare la presenza, la densità, lo spessore e la posizione dei non conduttori. Il trucco sta controllando tutte le altre variabili che influenzeranno la misurazione.

Nozioni di base sul sensore capacitivo

I sensori capacitivi funzionano misurando la capacità tra la superficie di rilevamento attiva della sonda capacitiva e un target conduttivo. Nella maggior parte delle applicazioni, la distanza tra la sonda e il target cambia, creando un cambiamento di capacità che il sensore può interpretare come un preciso cambiamento di distanza.

Se la distanza tra la sonda e il target conduttivo rimane costante, la capacità può essere modificata alterando la "costante dielettrica" ​​del materiale tra la sonda e il target. La costante dielettrica dell'aria è di poco superiore a 1.00 ed è costante a meno che l'umidità non diventi molto alta. La costante dielettrica di vetro, plastica e pellicola è superiore a quella dell'aria. Qualsiasi materiale di questo tipo che passa tra la sonda e il target conduttivo altererà l'uscita del sensore.

Per maggiori dettagli sul funzionamento dei sensori capacitivi e della costante dielettrica, vedere Funzionamento e ottimizzazione del sensore capacitivo

Misurazione di non conduttori

I non conduttori possono essere misurati passando il campo elettrico attraverso di essi verso un bersaglio conduttivo stazionario dietro.

I materiali non conduttivi come il vetro e la plastica hanno una costante dielettrica diversa dall'aria. La costante dielettrica determina come un materiale non conduttivo influisce sulla capacità tra due conduttori. Quando un non conduttore viene inserito tra la sonda e un bersaglio di riferimento stazionario, il campo di rilevamento passa attraverso il materiale al bersaglio collegato a terra (vedere la figura a destra). La presenza del materiale non conduttivo cambia il dielettrico e quindi cambia la capacità.

La misurazione dello spessore di vetro, pellicola, plastica o altri non conduttori può essere eseguita impostando la sonda di un sensore capacitivo sopra un target conduttivo e regolando il sensore in modo che rientri nell'intervallo calibrato. Il posizionamento di diversi spessori di materiale non conduttivo nello spazio creerà diversi output del sensore. L'utilizzo di alcuni pezzi di spessore noto consentirà di determinare la quantità di variazione dell'uscita del sensore per unità di spessore. Questo è un processo chiamato "mastering".

Non solo spessore

Lo spessore non è l'unica cosa che può modificare l'uscita del sensore. L'uscita del sensore cambierà Se la densità o la composizione del materiale cambia o se la costante dielettrica non è coerente in tutto il materiale. In sostanza, il sistema di sensori capacitivi può misurare UNA delle seguenti variabili solo se tutte le altre variabili sono coerenti:

  • Spessore
  • Costante dielettrica
  • Composizione del materiale
  • Densità

Quando una di queste variabili è di interesse e le altre possono essere controllate (o compensate), un sensore capacitivo può fornire una soluzione di misurazione.

Un'applicazione specifica non conduttiva è descritta nella nostra QucikApp Rivestimento non conduttivo su substrato metallico ed è il principio usato nel nostro Sensori per etichette trasparenti modello LRD.