Tư vấn chọn mua cảm biến điện dung - Cấu tạo, Nguyên lý

Trong rất nhiều loại cảm biến được sử dụng hiện nay trên thị trường, tại các nhà máy, thì cảm biến điện dung có thể được xem là dòng cảm biến giá rẻ và đa năng hàng đầu. Loại cảm biến này thường được sử dụng như một cảm biến tiệm cận với một số chức năng mà chỉ có cảm biến điện dung mới có thể thực hiện được

Vậy cảm biến điện dung là gì? Nguyên lý hoạt động của nó như thế nào? Cấu tạo ra sao? Hãy cùng Lidinco tìm hiểu trong bài viết dưới đây

1️⃣ Cảm biến điện dung là gì?

Cảm biến tiệm cận điện dung là thiết bị kiểm tra không tiếp xúc được dùng để phát hiện sự xuất hiện diện hoặc biến mất của hầu như mọi loại vật liệu hoặc chất liệu nào khi đi vào tầm phát hiện của cảm biến. Chúng làm được ứng dụng này là nhờ vào những đặc tính và sự thay đổi của điện dung khi có sự tiếp xúc của một vật thể bất kỳ vào trường điện được phát ra bởi cảm biến.

2️⃣ Cấu tạo của cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung (cảm biến tiệm cận điện dung) có cấu tạo gồm bốn phần chính: thân của cảm biến, mặt cảm biến, đèn báo, cáp (đầu nối), que đo cảm biến

1) Vỏ cảm biến

Phần vỏ cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mạch điện bên trong. Do cảm biến điện dung thường hoạt động trong điều kiện công nghiệp khắc nghiệt, bên trong lại chứa các mạch điều khiển được xem như là “trái tim” của cảm biến, nên chất liệu vỏ cảm biến là yếu tố quan trọng mà khi chọn mua cảm biến ta cũng cần phải chú trọng. Phần vỏ được làm từ chất liệu càng tốt cảm biến càng bền

2) Phần mạch bên trong cảm biến

Tuy mỗi cảm biến sẽ có cấu tạo phần mạch khác nhau nhưng nó sẽ bao gồm các bộ phận chính như sau

• Tấm điện cực, cuộn dây
• Bộ tạo dao động
• Trigger
• Ngõ ra

2) Bề mặt cảm biến

Bề mặt cảm biến là được cấu tạo bởi ba vòng kim loại đồng tâm. Trong đó, có một vòng kim loại được gọi là điện cực bù, giúp cảm biến hoạt động chính xác hơn

3) Đèn báo

Đèn báo nằm ở đầu đối diện của cảm biến, đèn này bật sáng khi mục tiêu nằm trong phạm vi phát hiện của cảm biến và tắt khi mục tiêu nằm ngoài phạm vi phát hiện.

4) Đầu nối cảm biến

Các cảm biến thường có đầu nối là dây cáp truyền tín hiệu hoặc

5) Vít điều chỉnh

Vít điều chỉnh là một bộ phận phụ cũng xuất hiện khá thường xuyên ở các loại cảm biến có chất lượng cao. Với vít điều chỉnh, này bạn có thể dễ dàng điều chỉnh phạm vi cảm ứng của cảm biến điện dung. Khi vặn vít theo chiều kim động hồ độ nhạy của cảm biến sẽ tăng và ngược lại

6) Đầu đo cảm biến

Thường thấy ở các cảm biến điện dung đo mức nước, giúp tăng khoảng cách đo

3️⃣ Nguyên lý cảm biến điện dung

Trong cảm biến điện dung có một bộ phận tạo ra trường tĩnh điện. Khi có một vật đi vào trường tĩnh điện của cảm biến điện dung, điện cung của tụ điện sẽ bị thay đổi, phản hồi này sẽ được đưa tới mạch dao động

Khi vật thể di chuyển càng gần đến vị trí đặt cảm biến, độ lớn tín hiệu được truyền đến mạch dao động tăng lên cho đến khi đạt ngưỡng và kích hoạt đầu ra của cảm biến. Lúc này, đèn tín hiệu nối với cảm biến sẽ phát sáng để báo hiệu có vật thể ở gần

Để hiểu rõ hơn về tác động của vật thể đến cảm biến bạn có thể xem thêm ảnh minh họa bên dưới

Cảm biến điện dung hiện đại cho phép bạn điều chỉnh độ nhạy hoặc mức ngưỡng của bộ dao động dễ dàng. Việc điều chỉnh độ nhạy có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh một chiết áp, thông qua một vít điều chỉnh (như đã đề cập ở phần cấu tạo) nằm trên vỏ của cảm biến .

Nếu cảm biến không có phương pháp điều chỉnh độ nhạy này, thì phải dùng phương pháp điều chỉnh thủ công đó chính là dời vị trí đặt cảm biến ra xa hoặc gần hơn với vật cần xác định khoảng cách. Tuy nhiên, độ nhạy tăng quá lớn có thể khiến cảm biến dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và bụi bẩn.

4️⃣ Phân loại cảm biến điện dung

Để phân loại cảm biến điện dung, ta có thể chia loại thiết bị này thành hai nhóm chính dựa vào loại vật liệu mà nó có thể cảm nhận được

Cảm biến điện dung phát hiện chất dẫn điện: các mục tiêu dẫn điện bao gồm kim loại, nước, máu, axit, bazơ và nước muối. Các mục tiêu này có điện dung và độ bền điện môi lớn hơn các mục tiêu là phi vật chất.

Cảm biến điện dung phát hiện các chất không dẫn điện: các mục tiêu không dẫn điện hoạt động giống như một chất cách điện, đặc trưng bởi hằng số điện môi. Hằng số điện môi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khoảng cách xác định của cảm biến, vật liệu có hằng số điện môi càng cao sẽ có khoảng cách cảm nhận dài hơn

Loại khác

• Cảm biến cảm ứng: loại này được sử dung với mục đích duy nhất là phát hiện các vật thể bằng kim loại
• Cảm biến từ trường: dùng để phát hiện các vật thể có từ tính hoặc nam châm.

5️⃣ Ứng dụng của cảm biến điện dung

- Cảm biến tiệm cận điện dung: một trong những ứng dụng phổ biến nhất của cảm biến điện dung là để sử dụng như một cảm biến tiệm cận trong rất nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau từ nhà máy cho đến các hoạt động sinh hoạt bình thường

- Cảm biến điện dung đo mức nước: sau một ứng dụng khá chung chung như trên thì chúng ta sẽ có một ứng cụ thể của loại sensor này đó là dùng để đo mức nước trong bề chứa bất kỳ. Một trong những ưu điểm của sản phẩm này cho ứng dụng đo mức nước đó là giá thành của nó khá cạnh tranh so với các sản phẩm khác như cảm biến siêu âm và khả năng chịu nhiệt độ, áp suất cao của nó cũng rất tốt, phù hợp cho môi trường này

- Cảm biến độ ẩm đất điện dung: một ứng dụng khá khác biệt so với các ứng dụng từ đầu đến giờ chúng ta nhắc đến đó chính là sử dụng cảm biến điện dung để đo độ ẩm đất. Sở dĩ có thể thực hiện được ứng dụng này là nhờ vào khả năng chống ăn mòn rất tốt của cảm biến điện dung

- Phát hiện sản phẩm rỗng: một trong những ứng dụng tuyệt vời khác mà cảm biến điện dung mang lại cho chúng ta đó là kiểm tra các sản phẩm sau khi đã đóng hộp để phát hiện hộp chính xác các hộp thành phẩm có bị rỗng hay không để tiến hành rà soát lại trước khi đến tay khách hàng

- Giám sát lưu lượng và dòng chảy trống các đường ống

- Một số ứng dụng khác: kiểm tra sức ép, khoảng cách, độ dày, góc trục, vị trí tuyến tính, điều chỉnh độ sáng, đo gia tốc

Khi nào nên sử dụng cảm biến tiệm cận điện dung

- Khi các vật thể cần xác định được làm từ nhựa, khoáng, thủy tinh, gỗ hoặc giấy hoặc là chất lỏng có dầu hoặc nước, dạng hạt hoặc bột

- Khi khoảng cách đo không quá xa, thường từ khoảng vài mm đến vài cm

- Đối với các vật thể bằng kim loại hoặc phi kim khoảng cách hoạt động có thể từ 1mm – 50mm có thể được đo tùy vào kích thước và đặc tính của đối tượng, kích thước cảm biến và điều kiện lắp đặt

Các yếu tố ảnh hưởng khả năng làm việc cảm biến tiệm cận điện dung

- Kích thước bề mặt cảm ứng của cảm biến - bề mặt cảm biến càng lớn thì khoảng cách phát hiện vật thể càng xa

- Dựa vào thuộc tính (hằng số điện môi) của đối tượng mục tiêu. Hằng số điện môi của vật hể càng lớn thì cảm biến có thể phát hiện được vật thể đó càng xa

- Diện tích bề mặt tiếp xúc của đối tượng cũng đóng vai trò khá quan trọng. Vật thể có diện tích tiếp xúc càng lớn thì đối

- Một số yếu tốc khác như nhiệt độ hoặc tốc độ di chuyển của vật thể cũng ảnh hưởng khá nhiều đến khả năng phát hiện của cảm biến

6️⃣ Mua cảm biến điện dung ở đâu?

Là một thiết bị ngày càng được sử dụng phổ biến trong hầu hết các nhà máy. Bạn có thể dễ dàng tìm mua loại sensor tiệm cận điện dung, sensor điện dung đo mức nước này tại nhiều nhà cung cấp trên toàn quốc

Tuy nhiên, để mua được các sản phẩm chính hãng với chất lượng tốt nhất cũng như hỗ trợ lắp đặt thiết bị và tư vấn chọn mua đúng với ứng dụng. Bạn nên tìm đến những địa chỉ uy tín

Hiện nay, Lidinco đang cung cấp cảm biến điện dung đến từ các thương hiệu của Nhật và Mỹ chất lượng cao. Vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới đễ được tư vấn thêm

CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ PHÁT TRIỂN CUỘC SỐNG
HCM: 028.39778269 – 028.36016797 –  (Zalo) 0906.988.447
Skype: Lidinco – Email: sales@lidinco.com
Bắc Ninh: 0222.7300180 – Email: bn@lidinco.com