Emre Güneç

"Dünyada herhangi bir şeyi, bir kişi bile yaptıysa ben de yapabilirim. Zaten benim için asıl olan hedef hiç kimsenin yapamadığını yapmaktır"

Kapasitif (Proximity) Sensörler

Kapasitif (Proximity) Sensörler

Merhabalar. Bugün kapasitif sensörlerin genel çalışma prensipleri, avantajları, dezavantajları ve hangi uygulamalarda kullanıldığına dair bir yazıyla karşınızdayım. Her zaman olduğu gibi en sade dille anlatmaya çalışacağım.

Kapasitif Sensörlerin Çalışma Prensibi

Kapasitif sensörler tıpkı endüktif sensörler gibi proximity, yani yaklaşım sensörleri olarak bilinmektedir. Endüktif sensörlerden farklı olarak sadece metal cisimlerin algılanmasında değil, tüm materyallerin algılamasında kullanılmaktadır.

Kapasitif sensörlerin iç yapısında aşağıdaki resimde de göreceğiniz üzere 3 farklı elektronik devre bulunmaktadır.

Sensöre enerji verildiğinde, ön yüzeyindeki elektrotlar arasında enerji depolanır ve elektriksel bir alan oluşur. Her materyalin bir dielektrik katsayısı vardır. Havanın dielektrik katsayısı da 1 olarak kabul edilir. Böylelikle aşağıdaki resimde görüldüğü gibi sürekli bir elektrik alan oluşmuş olur.

Bu alan içerisine giren iletken veya iletken olmayan tüm materyaller dielektrik katsayısı ile elektrik alanın bozulmasına ve böylelikle osilasyon devresi üzerindeki frekansın değişmesine sebep olur. Böylelikle kapasitif sensör, algılama yüzeyine yaklaşan cismi algılar.

 

Montaj Tiplerine Göre Kapasitif Sensörler

Montaj tiplerine göre 2 farklı tip kapasitif sensörler vardır. Aralarındaki tek farkı da isimlerinden net bir şekilde görebilirsiniz. Gömme monte edilebilen kapasitif sensörler ön yüzeyi haricinde algılama yapmaz.

  1. Düz Kafa Kapasitif Sensörler (Flush); Gömme şekilde monte edilebilir,
  2. Çıkık Kafa Kapasitif Sensörler (Non-Flush); Gömme şekilde monte edilemez.

 

Kapasitif Sensörlerde Çıkış Tipleri

Kapasitif sensörler farklı giriş ve çıkış tiplerinde bulunabilmektedir. Endüstri dünyasında genel olarak 24 V DC enerji girişi ile çalışan modeller kullanılsa da 240 V a kadar  AC enerji ile de çalışan modeller yok sayılmayacak kadar fazladır.

Çıkış tiplerine baktığımızda aslında sadece 2 farklı çıkış tipi bulunmaktadır.

  • NO (Normally Open): Normalde açık kontak
  • NC (Normally Closed): Normalde kapalı kontak

Fakat DC enerji ile çalışan kapasitif sensörlerde, bu çıkış tipleri de PNP ve NPN olarak 2 farklı alt kırılıma sahiptir. Yani toplamda 4 farklı çıkış olarak değerlendirilebilir.  AC enerji ile çalışan kapasitif sensörlerde ise PNP ve NPN gibi bir ayrım olmamaktadır.

Yani tüm çıkış tipleri olarak değerlendirdiğimizde aşağıdaki resim sizlere yardımcı olacaktır.

Kapasitif sensörlerde genel anlamda 1 adet çıkış ucu olmasına karşı, bazı özel kapasitif sensörlerde 2 adet çıkış bulunabilmektedir. En alttaki 2 resim bu kapasitif sensörlere örnek olarak gösterilmiştir.

 

Kapasitif Sensörler ile Endüktif Sensörler Arasındaki Farklar

Kapasitif sensörler ve endüktif sensörler teoride benzer çalışma prensiplerine sahiptir. Fakat hem kullanım alanlarında hem de çalışma şekillerinde büyük farklılıklar bulunur. Bu konu çok merak edilen bir konu olduğu için kapasitif sensörler yazımızda yer vermek istedim.

Endüktif sensörler bobin yardımıyla elektromanyetik bir alan oluştururken, kapasitif sensörler elektrostatik bir alan oluşturur. Yani endüktif sensörlerin oluşturduğu manyetik alan sabittir ve bu alana bir metal yaklaştığında bu manyetik alan bozulur ve endüktif sensör de bunu algılar. Çünkü manyetik alanı ancak iletken bir materyal bozabilir. Fakat kapasitif sensörler elektrotları arasında sabit bir elektrik alan oluşturur ve o alan içerisine hangi materyal girerse girsin elektrik alanı bozduğundan algılama yapar. Çünkü iletken olsun olmasın her maddenin bir dielektrik katsayısı vardır. Dielektrik katsayısına yalıtkanlık sabiti veya elektriksel yük depolama yeteneği de denir. Bu terimlerden daha açık da anlaşılacağı üzere, tüm maddelerde var olan bu elektriksel yük depolama yeteneği, sabit bir elektriksel alanı etkileyerek alanın bozulmasına sebep olur. Kapasitif sensör de bu elektrik alanın bozulmasını algılar.

Kapasitif sensörler, endüktif sensörlere göre daha yakın mesafelerde algılama yaparlar. Avantaj olarak da toz vb. kirliliklerden yüksek derecede etkilenmezler.

Endüktif sensörlerler yazımdan da yararlanarak, hem resimleri hem açıklamaları kıyaslayarak bu farkları detaylı inceleyebilirsiniz.

 

Evet. Kapasitif sensör dünyasını çok kolay anlaşılır bir dille konuştuk. Umarım yararlı olmuş ve bir şeyler canlandırabilmişimdir. Gelecek yazımızda farklı bir algılama teknolojimizle görüşmek üzere.

 

Avatar
emregunec