Bu yazımızda kapasitif sensör nedir, nelerde kullanılır?, çeşitleri nelerdir?, kullanım alanları nerelerdir?, çalışma prensipleri nasıldır? gibi soruların yanıtlarını veriyoruz.

KAPASİTİF SENSÖR NEDİR?

Kapasitif sensörler yaklaşım (proximity) sensörlerindendir. Endüktif sensörlerin aksine hem metal hem de ametal ( metal olmayan) cisimleri algılayabilirler. Endüstriyel otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Kapasitif sensörler olumsuz çevre şartlarından çok fazla etkilenmezler, tozlu ve kirli ortamlarda çalışabilirler. Plastik, metal veya paslanmaz çelik gövdede üretilebilir ve silindirik veya kübik yapıda olabilirler. Çıkış sinyallerine göre NPN veya PNP çıkışlı, normalde açık kontaklı (NO) veya normalde kapalı kontaklı (NC) olabilirler.

Algılama mesafeleri endüktif sensörlere göre daha düşüktür. Algılama mesafeleri kapasitif sensörlerin üzerindeki teach ( tanıtma ) butonu yardımıyla ayarlanabilir.

KAPASİTİF SENSÖR ÇEŞİTLERİ NELERDİR?

Kapasitif sensörler silindirik veya kübik yapıda olabilirler. Değişik boyutlarda üretilebilirler. Silindirik yapıda olan kapasitif sensörler M12, M18, M30 gibi boyutlarda üretilebilirler.

Kapasitif sensörlerin algılama mesafesi 8-40 mm arasında değişkenlik gösterir.

Kapasitif sensörler montaj yapılarına göre; gömülebilir montajlı, çıkıntılı montajlı ve yarı çıkık montajlı olarak sınıflandırılabilirler. Elektriksel bağlantı şekline göre kablolu ( kablo metrajı değişkendir. ) , soketli , kablolu soketli kapasitif sensörler vardır. Soketli kapasitif sensörlerin soket dişleri M8 veya M12 olabilir. Elektriksel bağlantı şekline göre 2 telli veya 3 telli bağlantı prensipli; çıkış işaretlerine göre PNP çıkışlı, NPN çıkışlı veya PNP/NPN seçilebilir çıkışlı; çıkış fonksiyonuna göre normalde açık ( NO ) veya normalde kapalı (NC) olarak kapasitif sensörleri sınıflandırmak mümkündür.

Teknolojinin gelişmesine bağlı olarak kapasitif sensörler de gelişme göstermiştir. Endüstri 4.0 kapsamında sensörden daha fazla bilgi almayı mümkün kılan I/O link haberleşmeli kapasitif sensörler de endüstriyel otomasyon sistemlerinde kullanılmaya başlanmıştır.

KAPASİTİF SENSÖRLERİN KULLANIM ALANLARI NELERDİR?

Kapasitif sensörler endüstriyel otomasyon sistemlerinde metal olmayan cisimlerin konumlarının belirlenmesinde kullanılır. Algılanmak istenen cisim ister kağıt, ister ahşab bir malzeme, ister tanecik isterse sıvı olsun kapasitif sensörler ile bu cisimlerin algılanması veya konumlarının bilinmesi oldukça kolaydır. Örneğin hep aynı kalınlıkta olması istenen bir cismin kalınlık kontrolü kapasitif sensörler ile yapılabilir. Yine örnek vermek gerekirse dolum işlemi tamamlanan bir ambalajın üretim hatası olmadan tamamen dolu olup olmadığının kontrolü yine kapasitif sensörler ile mümkündür. Kısacası kapasitif sensörler gıda , otomativ, kimya gibi birçok sektörde kullanılmaktadır.

KAPASİTİF SENSÖRÜN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ NASILDIR?

Kapasitif sensörlerin çalışma prensipleri endüktif sensörlere oldukça benzemektedir. Kapasitif sensörlerin iç yapısı; algılayıcı elektrotlar, osilatör devresi, tetikleme devresi ve çıkış devresinden oluşmaktadır. Algılayıcı elektrotlar iki tanedir ve kapasitif sensörün algılama yüzeyinde bulunur. Bu elektrotların biri sensör elektrodu diğer elektrot ise yardımcı elektrottur. Algılayıcı elektrotlardan sonra osilatör devresi gelmektedir. Endüktif sensörlerde LC osilatör devresi varken kapasitif sensörlerde RC osilatör devresi vardır. Osilatör devresinden sonra tetikleme devresi, tetikleme devresinden sonra çıkış devresi gelmektedir.

Metal veya ametal cisim kapasitif sensörün algılama mesafesine girmediğinde osilatör devresi sabit bir frekansta sinyal üretir. Algılanacak cisim kapasitif sensörün algılama mesafesine girdiğinde algılayıcı elektrotlar arasında kapasite değişimi olur ve osilatör devresinin ürettiği sinyal frekansı değişir. Cisim kapasitif sensöre yaklaştığında osilatör frekansı ve sinyal genliği artar. Cisim sensöre en yakın olduğu zaman osilatör frekansı ve sinyal genliği maksimuma ulaşır. Cisim sensörden uzaklaştığında osilatör frekansı ve sinyal genliği azalır. Cisim kapasitif sensörün algılama mesafesinden çıktığında osilatör frekansı ilk haline döner. Osilatör devresi sinüsoidal bir dalga üretir üretilen bu dalga tetikleme devresinde kare dalgaya dönüştürülür ve bu kare dalga çıkış devresinde işlenir ve 24VDC sinyal elde edilir.