용량형 센서란?

(오토닉스) 용량형 근접센서

 

용량형 근접 센서는 전계중에 존재하는 물체 내의 전하 이동, 분리(분극: 외부 자계에 의하여 물체 내부의 전하가 분리되는 것)에 따른 정전용량의 변화를 검출하는 원리로 동작하는 센서입니다.

 

플라스틱, 유리, 도자기, 목재와 같은 절연물(유전체)과 물, 기름, 약물과 같은 액체도 검출이 가능합니다. 따라서 정전용량의 변화를 이용한 액체의 레벨 검출도 가능합니다. 이 방법은 범용의 레벨 스위치에 비해 일반적으로 검출감도가 높고, 미세한 정전용량의 변화에 대해서도 반응을 합니다.

 

검출원리

센서에 전원이 공급되면 대지는 -전하로, 센서 전극은 +전하로 대전되어, 이들 사이에 약한 전계가 형성됩니다. 이때 전극에 충전되는 전하를 Q, 전극에 가해지는 전압을 V, 정전용량을 C라 할 때 Q = CV의 관계로 표현됩니다. 검출체가 센서에 접근하면 물체 내부는 통상 중성이고 전하는 분리되기 시작합니다. 그 결과 전극의 +전하는 증가하게 됩니다. 따라서 충전 전하 Q가 증가하게 되는데, 이는 전압 V가 일정하므로 정전용량 C가 증가하는 것과 같습니다.

 

센서의 정전용량의 변화

 

따라서 센서는 정전용량의 변화에 의해 발진 주파수가 변화하게 되고, 이 발진 주파수의 변화를 검파하여 출력하게 됩니다.

 

 

적용 예

1. 액체 레벨 검출 

액체의 레벨을 측정하는 방법에는 여러가지가 있습니다. 용량형 센서를 사용하면 용기 내의 액체의 높이를 비접촉식으로 검출할 수 있습니다. 

용기내의 액체 높이 검출

 

2. 박스 내부의 제품유무 검출

박스 내부의 제품 유무 검출

  

3. 서로 다른 두께 검출

용량형 근접 센서의 검출 거리는 검출체의 재질에 따라, 또한 같은 재질의 경우 그 두께에 따라 달라집니다. 따라서 근접 센서의 감도를 포텐쇼미터를 이용하여 적절히 조절하여야 합니다. 다음 그림은 컨베이어 상에서 플라스틱 재질의 두께가 다른 물체를 용량형 근접 센서로 검출하고자 하는 예입니다. 

 

 

컨베이어 상의 물체 검출