سنسور خازنی آتونیکس؛ شناسایی دقیق مواد فلزی و غیر فلزی در اتوماسیون صنعتی

سنسور خازنی آتونیکس (Autonics Capacitive Sensor) یک سنسور مجاورت بدون تماس است که بر اساس تغییر ظرفیت خازنی بین الکترود حسگر و جسم هدف عمل می کند. برخلاف سنسورهای القایی که فقط اجسام فلزی را تشخیص می دهند، سنسور خازنی قادر است فلزات، پلاستیک، چوب، شیشه، سنگ، دانه های غله و حتی سطح مایعاتی مانند آب را شناسایی کند. این قابلیت، سنسور خازنی را به گزینه اصلی برای کنترل سطح مخازن، شمارش قطعات غیر فلزی و نظارت بر فرآیندهای بسته بندی تبدیل کرده است. شرکت آتونیکس کره با سری های استوانه ای CR و CP و مدل های مسطح، طیف گسترده ای از این سنسورها را با فاصله تشخیص از چند میلی متر تا ۵۰ میلی متر عرضه می کند و به لطف بدنه مقاوم، مدارهای حفاظتی و درجه حفاظت بالا، برای شرایط سخت صنعتی طراحی شده است.

تفاوت سنسور خازنی با سنسور القایی و کاربردهای منحصر به فرد

مبنای کار سنسور القایی، ایجاد میدان الکترومغناطیسی و تشخیص جریان های گردابی در اجسام فلزی است؛ بنابراین هدف آن محدود به فلزات می شود. اما سنسور خازنی یک میدان الکترو استاتیک ایجاد می کند و ورود هر ماده با ضریب دی الکتریک متفاوت از هوا (که تقریبا برابر ۱ است) به این میدان، ظرفیت خازنی مدار نوسانگر داخلی را تغییر می دهد. چگالی نسبی دی الکتریک آب حدود ۸۰ و برای پلاستیک بین ۲ تا ۵ است؛ به همین دلیل سنسور خازنی حتی تغییر سطح مایعات را به سادگی تشخیص می دهد. نکته مهم مهندسی این است که سنسور خازنی نسبت به مواد با ضریب دی الکتریک بالاتر، از فاصله دورتری واکنش نشان می دهد؛ برای مثال فاصله تشخیص موثر برای آب ممکن است چند برابر فاصله تشخیص فلز باشد. این ویژگی هم فرصت است و هم منبع خطا: اگر تنظیم حساسیت درست انجام نشود، جسم پشت دیواره یا مایع داخل مخزن نیز شناسایی می شود. دقیقا در همین نقطه، قابلیت تنظیم دقیق حساسیت با پتانسیومتر VR در سنسورهای آتونیکس اهمیت پیدا می کند و امکان «حس کردن از پس دیواره» برای تشخیص سطح مایع داخل مخازن غیر فلزی را فراهم می سازد.

محصولات ما: کوپلینگ

انواع سنسور خازنی آتونیکس از نظر تغذیه و خروجی

سنسورهای خازنی آتونیکس بر اساس نوع تغذیه به دو خانواده اصلی تقسیم می شوند. مدل های DC سه سیم با ولتاژ تغذیه ۱۲ تا ۲۴ ولت DC (بازه قابل تحمل ۱۰ تا ۳۰ ولت) کار می کنند و خروجی ترانزیستوری NPN یا PNP از نوع Open Collector دارند؛ جریان مصرفی این مدل ها حداکثر ۱۵ میلی آمپر است و برای اتصال مستقیم به ورودی های PLC بهترین انتخاب محسوب می شوند. در مقابل، مدل های AC دو سیم با ولتاژ ۱۰۰ تا ۲۴۰ ولت AC با فرکانس ۵۰/۶۰ هرتز کار می کنند و جریان نشتی حداکثر ۲.۲ میلی آمپر دارند؛ این مدل ها برای خطوطی که منبع تغذیه DC در دسترس ندارند مناسب هستند. از نظر منطق خروجی نیز مدل های با کد N معمولا باز (Normally Open) و مدل های با کد N2 معمولا بسته (Normally Closed) هستند و در خانواده PNP با پسوندهای P و P2 عرضه می شوند. هنگام خرید باید دقت شود که نوع خروجی با منطق ورودی PLC یا رله مورد استفاده سازگار باشد، زیرا اتصال سنسور NPN به ورودی سازگار با PNP باعث عملکرد معکوس یا عدم عملکرد می شود.

جدول مشخصات فنی سنسور خازنی آتونیکس سری CR

مشخصات مقدار (سری CR) فاصله تشخیص ۸ و ۱۵ میلی متر (CR18 / CR30) تغذیه ۱۲-۲۴ VDC یا ۱۰۰-۲۴۰ VAC خروجی NPN یا PNP، حداکثر ۲۰۰ میلی آمپر دمای کاری منفی ۲۵ تا ۷۰ درجه سانتی گراد درجه حفاظت IP66 (DC) / IP65 (AC) حفاظت الکتریکی ضد قطب معکوس و surge کابل و بدنه سه سیم DC یا دو سیم AC.

محصولات ما: اینورتر

راهنمای سیم بندی و اتصال سنسور خازنی آتونیکس به PLC

در مدل های DC سه سیم، سیم قهوه ای به مثبت تغذیه (24V)، سیم آبی به منفی (0V) و سیم مشکی به ورودی PLC متصل می شود. در خروجی NPN، سیم مشکی هنگام تشخیص هدف به 0V سوئیچ می شود و در خروجی PNP به 24V؛ بنابراین نوع خروجی باید با منطق ورودی PLC سازگار باشد. LED قرمز روی بدنه وضعیت عملکرد را نشان می دهد. در مدل های AC دو سیم، هر دو سیم به صورت سری با بار در مدار ۱۰۰ تا ۲۴۰ ولت قرار می گیرند و جهت اتصال اهمیتی ندارد. تغذیه DC باید از نوع مجزا و محدود (Class 2 یا SELV) باشد، سیم کشی کوتاه و دور از خطوط قدرت انجام شود و سنسور پس از وصل تغذیه حدود ۰.۸ ثانیه بعد آماده کار می شود.

تنظیم حساسیت و کالیبراسیون پتانسیومتر VR گام به گام

پتانسیومتر VR روی بدنه سنسور، فاصله تشخیص را بین صفر تا مقدار بیشینه قابل تنظیم می کند؛ چرخاندن آن در جهت عقربه های ساعت حساسیت را به بیشینه و در خلاف جهت به کمینه می رساند. دامنه تنظیم حدود ۱۵±۳ دور است و در انتهای دامنه، پتانسیومتر بدون آسیب دیدن آزادانه می چرخد. آتونیکس یک روش چهار مرحله ای استاندارد برای کالیبراسیون تعریف کرده است:

1. بدون حضور جسم هدف، پتانسیومتر را در جهت عقربه های ساعت بچرخانید تا جایی که خروجی سنسور روشن (ON) شود و همانجا متوقف کنید.
2. جسم هدف را در فاصله واقعی کاری قرار دهید و این بار پتانسیومتر را در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخانید تا خروجی خاموش (OFF) شود.
3. اختلاف تعداد دور بین نقطه ON و نقطه OFF را محاسبه کنید؛ اگر این اختلاف بیش از ۱.۵ دور باشد، عملکرد تشخیص پایدار خواهد بود.
4. پتانسیومتر را در وسط فاصله بین دو نقطه تنظیم کنید تا کالیبراسیون کامل شود.

اگر فاصله بین سنسور و هدف در حین کار تغییر می کند، تنظیم مرحله دوم باید در دورترین فاصله ممکن انجام شود. این روش به خصوص در کاربرد تشخیص سطح مایع از پس دیواره مخزن حیاتی است؛ زیرا حساسیت بیش از حد باعث تشخیص دائمی و حساسیت کمتر باعث از دست دادن سیگنال می شود.

محصولات ما: ترانسمیتر فشار

نکات نصب، تداخل بین سنسورها و خطاهای رایج راه اندازی

بخش عمده خطاهای میدانی سنسور خازنی از نصب نادرست ناشی می شود و رعایت چند اصل آن را حذف می کند. نخستین موضوع، تداخل متقابل (Mutual Interference) است: وقتی چند سنسور خازنی در مجاورت هم نصب شوند، میدان های الکترو استاتیک آن ها روی هم اثر گذاشته و عملکرد نادرست ایجاد می کند؛ بنابراین باید حداقل فاصله مجاز نصب (رو به رو یا موازی) طبق جدول دیتاشیت رعایت شود. دومین موضوع، تاثیر فلزات اطراف است؛ نصب سنسور داخل پنل فلزی بدون رعایت فاصله استاندارد، ظرفیت خازنی پایه را تغییر داده و باعث عملکرد دائمی یا نوسان خروجی می شود. سومین موضوع، وضعیت اتصال زمین است؛ طبق دیتاشیت آتونیکس، فاصله تشخیص موثر سنسور تابع وضعیت گراند سنسور و هدف است و این موضوع باید هنگام انتخاب هدف و نصب بررسی شود. سایر خطاهای رایج عبارتند از: نوسان خروجی به دلیل نویز نزدیک منابع قدرت، افت عملکرد در محیط هایی با گازهای خورنده یا روغنی که سطح حسگر را آلوده می کنند، و سیم کشی طولانی بدون کابل AWG22. برای نصب مکانیکی نیز گشتاور بستن مهره باید طبق جدول دیتاشیت کنترل شود؛ برای CR18 حدود ۰.۳۹ نیوتن متر و برای CR30 تا ۴۹ نیوتن متر در بخش جلو و ۷۸.۴ نیوتن متر در بخش عقب، همراه با واشر مخصوص. استفاده از واشر و رعایت گشتاور صحیح از ترک خوردن بدنه پلی آمیدی جلوگیری می کند.

کاربردهای صنعتی سنسور خازنی آتونیکس و عوامل موثر بر قیمت

سنسور خازنی آتونیکس در صنایع گوناگون نقش کلیدی دارد و کاربرد آن از تشخیص ساده حضور جسم فراتر می رود. در صنایع غذایی و دارویی، این سنسور برای کنترل سطح مایع در مخازن، تشخیص سطح مواد در قیف های تغذیه و نظارت بر پر بودن بسته بندی ها استفاده می شود. در صنایع پلاستیک و لاستیک، تشخیص عبور قطعات پلیمری و کنترل سطح مواد داخل قیف دستگاه تزریق از کاربردهای متداول آن است. در صنایع خودروسازی و مونتاژ، حضور قطعات غیر فلزی مانند لاستیک و پلاستیک در فیکسچرها با این سنسور کنترل می شود و در صنایع چوب و کاغذ، تشخیص ورق، شمارش و کنترل شکست نوار انجام می گیرد. در مکانیزاسیون انبار و صنایع شیمیایی نیز کنترل سطح ذرات و گرانول ها در سیلوها کاربرد پرتکرار این محصول است.

قیمت سنسور خازنی آتونیکس تابع چند عامل مشخص است: قطر بدنه (مدل ۳۰ میلی متر گران تر از ۱۸ میلی متر است)، نوع خروجی (PNP معمولا قیمت بالاتری نسبت به NPN دارد)، نوع تغذیه (DC یا AC)، طول فاصله تشخیص و اصالت کالا. به دلیل نوسان نرخ ارز و تفاوت سری ها، اعلام عدد ثابت در این صفحه انجام نمی شود؛ برای دریافت قیمت به روز و مشاوره انتخاب مدل، با کارشناسان تکنیل تماس بگیرید.

چک لیست خرید و خدمات فنی تکنیل

پیش از ثبت سفارش، پاسخ این پرسش ها را نهایی کنید تا مدل مناسب انتخاب شود:

۱. جنس هدف چیست (فلز، پلاستیک، مایع) و تشخیص از پس دیواره لازم است یا تماس مستقیم؟
۲. فاصله کاری واقعی چند میلی متر است و آیا با فاصله تنظیم موثر مدل همخوانی دارد؟ ۳. تغذیه موجود در تابلو DC است یا AC و منطق ورودی PLC با NPN سازگار است یا PNP؟ ۴. خروجی باید باز (NO) باشد یا بسته (NC) و آیا محیط نصب نیازمند درجه حفاظت IP66 است؟ ۵. آیا چند سنسور در مجاورت هم نصب می شوند و فاصله مجاز تداخل رعایت شده است؟

شرکت تکنیل با ضمانت اصالت کالا و هولوگرام معتبر، ۱۲ ماه خدمات پس از فروش و مشاوره تخصصی مهندسی، فرآیند انتخاب تا راه اندازی سنسور خازنی آتونیکس را پشتیبانی می کند. امکان تحویل حضوری در لاله زار تهران نیز فراهم است و برای اطلاع از موجودی و قیمت لحظه ای، با واحد فروش تماس بگیرید.

جمع بندی و انتخاب سنسور خازنی مناسب

سنسور خازنی آتونیکس با قابلیت تشخیص مواد فلزی و غیر فلزی، تنظیم دقیق حساسیت با پتانسیومتر، مدارهای حفاظتی ضد قطب معکوس و surge، درجه حفاظت IP65 و IP66 و دمای کاری منفی ۲۵ تا ۷۰ درجه سانتی گراد، راهکاری مطمئن برای کنترل سطح، شمارش و نظارت بر فرآیندهای صنعتی است. موفقیت در بهره برداری از این سنسور به سه عامل وابسته است:

• انتخاب صحیح مدل بر اساس جنس هدف و نوع خروجی
• رعایت اصول سیم بندی و نصب
• کالیبراسیون استاندارد پتانسیومتر VR

کارشناسان تکنیل در تمامی این سه مرحله، از انتخاب مدل تا عیب یابی در محل، همراه واحدهای مهندسی و تولید هستند.

محصولات ما: ترانسمیتر دما

سوالات متداول سنسور خازنی آتونیکس

۱. تفاوت اصلی سنسور خازنی و القایی آتونیکس چیست؟

سنسور القایی فقط اجسام فلزی را تشخیص می دهد، اما سنسور خازنی به دلیل حساسیت به تغییر ظرفیت خازنی، فلزات و مواد غیر فلزی مانند پلاستیک، چوب، شیشه، سنگ و مایعات را نیز شناسایی می کند.

۲. آیا سنسور خازنی می تواند سطح مایع داخل مخزن پلاستیکی را تشخیص دهد؟

بله. با تنظیم صحیح پتانسیومتر VR، سنسور از پس دیواره غیر فلزی مخزن، سطح مایع را حس می کند و خروجی را سوئیچ می نماید.

۳. سیم بندی سنسور خازنی آتونیکس چگونه است؟

در مدل های DC سه سیم، سیم قهوه ای به مثبت تغذیه، سیم آبی به منفی و سیم مشکی به ورودی PLC متصل می شود. در مدل های AC دو سیم، هر دو سیم به صورت سری با بار در مدار ۱۰۰ تا ۲۴۰ ولت قرار می گیرند.

۴. فاصله تشخیص سنسور خازنی چرا متغیر است؟

فاصله تشخیص به ضریب دی الکتریک ماده هدف، وضعیت اتصال زمین سنسور و هدف و تنظیم پتانسیومتر حساسیت بستگی دارد؛ به همین دلیل فاصله تنظیم موثر کمتری از فاصله اسمی در دیتاشیت دارد.

۵. سنسور خازنی در چه شرایطی دچار خطا می شود؟

نصب نزدیک چند سنسور بدون رعایت فاصله مجاز، حضور فلزات اطراف بدون فاصله استاندارد، آلودگی روغنی سطح حسگر و نویز القایی از خطوط قدرت، از رایج ترین عوامل اختلال هستند که با رعایت دستورالعمل نصب قابل پیشگیری اند.