Bernstein: Gesamtprogramm Sensortechnik

Empfindlichkeitstabelle St37 oder andere Metalle, geerdet 1,00 Wasseroberfläche 1,00 St37 150 x 150 x 1 mm, nicht geerdet 0,85 Marmor 150 x 150 x 12,5 mm 0,65 Glas 150 x 150 x 7,5 mm 0,55 Papierstapel DIN A 4, 80 g/m 2 , 500 Blatt 0,55 Faserplatte 150 x 150 x 16 mm 0,45 Keramikfliese 150 x 150 x 6 mm 0,25 PVC 150 x 150 x 4 mm 0,15 Kapazitive Sensoren Funktionsprinzip Kapazitive Näherungsschalter erfassen leitende und nicht leitende Materialien, die sich in festem oder flüssigem Zustand befinden können. Sie dienen der Füllstandsmessung in Behältern, der Inhaltsüberprüfung an Abfüll- und Verpackungsanlagen, dem Detektieren, Positionieren, Überwachen und Zählen von Objekten, z. B. an Folgesteuerungen, Förder- und Rollenbändern. Typische abzutastende Medien sind z. B.: z z massiv: Holz, Keramik, Glas, Papierstapel, Kunststoffe, Stein, Gummi, Eis, Buntmetalle, Kartoffeln z z flüssig: Wasser, Öl, Getränke, Klebstoffe, Lacke z z körnig: Kunststoffgranulate, Streugranulate, Getreide, Futtermittel, Holzspäne z z pulverförmig: Farbstoffe, Waschmittel, Sand, Zement, Düngemittel, Salze, Zucker, Mehl, Kaffee Technische Beschreibung Die Funktion des kapazitiven Näherungsschalters beruht auf der Änderung des elektrischen Feldes in der Umgebung vor seiner aktiven Zone. Durch die Annäherung eines beeinflussenden Objektes an die aktive Zone des Sensors vergrößert sich die Kapazität des Kondensators, der aus einer hinter der aktiven Fläche befindlichen Sensorelektrode und dem Betätigungsmedium in Verbindung mit Erde / Masse gebildet wird. Diese Kapazitätsvergrößerung ist abhängig vom Leitwert und der Dielektrizitätskonstante des Betätigungsmediums sowie von seiner Masse, seiner Fläche und seinem Abstand zur Sensorelektrode. Der Sensor arbeitet mit einem RC- Oszillator, dessen Verstärkung durch die Kapazitätsvergrößerung des zuvor beschriebenen Kondensators so weit zunimmt, dass die Schwingung einsetzt. Der zum Schwingungseinsatz erforderliche Kapazitätswert kann bei den Grenztastern über einen Eingriff in die Rückkopplung des Oszillators mittels eines eingebauten Potentiometers bestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich die Ansprechempfindlichkeit, d. h. der Schaltabstand zum Betätigungsmedium, einstellen. Das Oszillator-Ausgangssignal wird einer Auswerteschaltung zugeleitet, die den jeweiligen Schaltverstärker ansteuert. Bei Annäherung von leitendem Material bilden das Betätigungsobjekt und die aktive Fläche des Sensors die Platten eines Kondensators. Die Kapazitätsänderung und der dadurch erzielbare Schaltabstand ist groß. Bei der Annäherung von nicht leitenden Stoffen ε > 1 wird nur die Änderung der Dielektrizitätskonstante wirksam. Die Kapazitätszunahme ist geringer als bei leitenden Materialien. Der sich ergebende Schaltabstand ist klein. Die Werte geben nur die Größenordnung der Ansprechempfindlichkeit an, die zu erwarten ist, da die spezifischen Eigenschaften des Betätigungsobjektes und des Umfeldes beim konkreten Einsatz einen wesentlichen Einfluss auf den Ansprechabstand haben. Für einen störungsfreien Betrieb ist es wichtig, den Einfluss von Feuchtigkeit mit in Betrachtung zu ziehen. Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt des zu erfassenden Stoffes, z. B. bei Holz und Papier, vergrößert den Schaltabstand ungemein. Beim kapazitiven Näherungsschalter wird zwischen z z bündig einbaubaren und z z nicht bündig einbaubaren Grenztastertypen unterschieden. Bei nicht bündig einbaubaren Grenztastern muss eine Freizone um den Schalter geschaffen werden, in der sich kein beeinflussendes Material befinden darf. Durch die gegebene Einstellmöglichkeit kapazitiver Näherungsschalter ist der Einbau von nicht bündig einbaubaren Geräten auch bei geringer Freizone unkritisch. Nicht bündig einbaubare kapazitive Näherungsschalter zeichnen sich durch geringe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung oder Betauung aus. Bei bündig einbaubaren Grenztastern ist eine eingebaute Abschirmelektrode mit der Schaltungsmasse verbunden. Da sich nun beide Elektroden des beeinflussbaren Kondensators nahe beieinander befinden, sind bündig einbaubare kapazitive Näherungsschalter besonders für die Abtastung von Dielektrika geeignet. Nachteilig ist, dass eine erhöhte Empfindlichkeit auf Betauung oder Verschmutzung besteht. Werden kapazitive Näherungsschalter nebeneinander oder gegenüberliegend montiert, kann eine gegenseitige Beeinflussung auftreten. Bündig einbaubare Schalter reagieren hier wesentlich unempfindlicher als nicht bündig einbaubare Varianten. Bei Distanzen von > 2 x bis < 8 x Gehäusedurchmesser sollte eine Erprobung unter konkreten Anwendungsbedingungen stattfinden. Anordnungen mit Abständen > 8 x Gehäusedurchmesser sind unkritisch. 38