Moderne kapazitive Sensoren in der Industrie

16.05.2017 09:50

Moderne kapazitive Sensoren in der Industrie

Kapazitive Sensoren sind für berührungslose Weg-, Abstands- und Positionsmessungen konzipiert. Sie zeichnen sich durch ihre Langzeitstabilität, Zuverlässigkeit und Temperaturstabilität aus. Das kapazitive Messprinzip ist in der Regel nicht für Messungen i

Moderne kapazitive Sensoren in der Industrie

Das kapazitive Messverfahren basiert auf dem Prinzip eines idealen Plattenkondensators. Die Gesamtkapazität ändert sich, wenn sich der Abstand zwischen den Platten, also Sensor und Messobjekt, verschiebt. Wird ein Wechselstrom mit konstanter Frequenz und konstanter Amplitude durch den Sensorkondensator geschickt, so ist die Amplitude der Wechselspannung am Sensor proportional zum Abstand des Messobjekts. Die Abstandsänderung wird im Controller erfasst, aufbereitet und das Ergebnis lässt sich über verschiedene Ausgänge ausgeben. Weg, Abstand und Position können so präzise im Nanometerbereich vermessen werden. Da das Messsystem nicht nur vom Abstand abhängt, sondern auch auf Änderung des Dielektrikums im Messspalt reagiert, sollte die Umgebung für herkömmliche kapazitive Sensoren sauber und trocken sein.

Kapazitive Wegsensoren von Micro-Epsilon aber können dank ihrer innovativen Technologie auch in rauen Industrieumgebungen eingesetzt werden, sie zeigen sich in der Regel unempfindlich gegenüber Staub und Luftfeuchtigkeit, optional sind sie auch für den Reinraum oder das Ultrahochvakuum geeignet. Zudem überzeugen sie durch weitere Vorteile, wie die extrem zuverlässigen und stabilen Messungen, die hochgenau und im Nanometerbereich erfolgen, sogar bei schwierigen Temperaturbereichen wie dem absoluten Nullpunkt. Je nach Anwendung lässt sich zudem die Anzahl der Messkanäle individuell bestimmen. Durch Synchronisierung der Kanäle werden – auch beim Einsatz mehrerer Sensoren in unmittelbarer Nähe – präzise Ergebnisse erreicht. Die kapazitiven Sensoren sind außerdem langzeitstabil, weil keine Komponenten verbaut sind, die die Lebensdauer

einschränken. Außerdem lassen sich Sensor und Controller aus der Micro-Epsilon Produktpalette einfach kombinieren. So kann jeder Sensor mit jedem Controller verwendet werden, eine sonst übliche aufwendige Kalibrierung entfällt.

Mit kapazitiven Sensoren lässt sich beispielsweise im Prüfstand die Verformung einer Bremsscheibe unter Belastung messen. Um genaue Kenntnisse über die Verformung während des Bremsvorganges zu erhalten, muss diese unter extremen Bedingungen geprüft werden. In einem Prüfstand bewegt sich die Bremsscheibe mit einer Drehzahl von 2000 U/min bei einer Temperatur von 600 °C. Für diesen Versuch wird ein Messsystem benötigt, das eine hohe Messrate oder Grenzfrequenz leistet und durch temperaturbedingte Änderungen der magnetischen und konduktiven Eigenschaften des Objekts nicht beeinflusst wird. Zudem muss der Sensor hochauflösend arbeiten, da die Verformung der Scheibe oft unter 100 µm liegt. Bestens geeignet ist dafür das kapazitive Messprinzip, das alle geforderten Bedingungen erfüllt.

Messungen von Weg, Abstand oder Position können jetzt mit dem neuen Controller capaNCDT 6222 noch schneller erfolgen. Dieser Controller ist für schnelle Messungen bis 20 kHz ausgelegt und somit der derzeit schnellste kapazitive Controller im Micro-Epsilon Produktprogramm. Er ermöglicht die präzise Überwachung hochdynamischer Prozesse, z.B. Wellenschlag, Schwingung und Vibration. Durch den modularen Aufbau kann der Controller einfach auf bis zu vier Kanäle erweitert werden. Die zusätzlichen Kanäle kann der Benutzer selbst, ohne Einschränkungen in der Performanz und Bedienbarkeit der Software, hinzufügen oder entfernen. Die integrierte Ethernet-Schnittstelle erlaubt eine Parametrierung und Messung per Webinterface.