电容式传感器（电容式接近开关）功能原理

电容式接近开关可以检测导电体或不导电体材料，固体或液体材料。它可以用来监控容器内产品的液位，检查填充和包装系统的内含物品，以及在顺序控制系统、传送带系统等场合，实现物体检测、定位、监控和计数等功能。

可以用于检测下列介质：

固体：

木材、陶瓷、玻璃、纸叠、塑料、石材、橡胶、冰、有色金属、土豆；

液体：

水、油、饮料、粘合剂、涂料；

颗粒：

塑胶粒、颗粒产品、粮食、饲料、木片；

粉末：

燃料、洗涤剂、沙、水泥、化肥、盐、糖、面粉、咖啡。

电容式传感器（电容式接近开关）技术说明

电容式接近开关的功能是评估操作头对开关感应面电场施加的影响。电容器是由一个位于感应面之后的传感器电极和一个接地操作头组成的，它的电容量随着物体的接近程度而随之增加。

电容的增强取决于操作头的电导率、介电常数、质量、表面积和它到传感器电极的距离。电容式接近开关配备了RC振动器，它的增益系数在前述电容器发生电容量上升，而导致振荡时，随之增加。在接近开关中，振荡所需电容量由内置电位计对振荡器反馈测量得到。

响应灵敏度，即给定操作头的感应距离，可以通过这种方式进行调整。振荡器向评估电路输出信号，触发开关放大器。

与接近的导电材料发生响应时，触发物体和传感器感应面之间形成了电容板。电容的改变量和随之实现的感应距离将会变得很大。

当与接近的不导电材料ε>1发生响应时，只有介电常数发生有效改变。电容增加量小于导电材料的增加量。产生的感应距离也小。

以上数值仅表示响应灵敏度的期望大小，而在实际应用中，触发物体和周围环境的具体性质对于响应距离是有很大的影响的。为了确保无故障工作，还必须考虑湿度对系统的影响。含有大量水分的材料，如木材或纸张，会显著增加感应距离。

电容式接近开关可以分为齐平安装与非齐平安装

采用非齐平方式安装接近开关时，开关周围必须留有一定空隙，而且不能包含对开关有影响的材料。由于电容式接近开关配备调节装置，非齐平安装时，空隙变小不会对安装造成影响。非齐平安装的电容式接近开关对污垢和凝水不敏感。

齐平安装方式的接近开关内置丝网印刷电极，它与电路接地相连。由于电容器的两个电极非常接近，齐平安装的电容式接近开关非常适合感应电介质。这种结构产生的缺点是系统对凝水或污垢的灵敏度上升。

如果电容式接近开关安装在一起或相对的位置，它们之间将互相发生影响。在这种配置下，齐平安装的开关响应灵敏度要显著小于非齐平安装的开关。实际应用时，试验距离应在2倍外壳直径到8倍外壳直径之间。当距离大于8倍外壳直径时，开关之间的影响可以忽略不计。

感应面：电容式接近开关的感应面是电磁场的发出点。该点位于螺纹套管型或光滑圆柱型开关的端面。非圆柱形限位开关会在相应面上用符号进行标记。

影响力：电容式接近开关的影响力指的是被测介质进入电磁场后开关状态的改变量。

标准目标：标准目标指的是厚度为1mm，由FE 360制成的方形板。

方形目标侧边长度 “ a” 表示由感应面所确定的圆的直径。它的边长取感应面直径和三倍名义感应距离中的较大值。目标必须接地以保证相当的感应距离。长方形电容式接近开关的感应距离由接地目标测量得到，其中接地目标的大小与限位开关感应面大小一致。

感应距离：感应距离可以改变输出级的状态，它可以影响物体和感应面之间的距离。

名义感应距离 (sn)：它是特定设备的特征值，不考虑公差、温度和电压变化等因素。

实际感应距离 (sr)：实际感应距离在额定电压和23 °C +/–5 °C的夕卜界温度下测量得到。它的大小必须在名义感应距离大小的90% - 110%之间。

有效感应距离 (su)：有效感应距离是在允许温度和电压范围内测得的距离。它的大小应在实际感应距离的80% - 120%之间。

保证感应距离 (sa)：（工作感应距离）：它是可以在温度、电压以及公差变化影响下有效使用的距离。它的大小在名义感应距离的0%到72之间。

再现性：开关距离的再现性是指实际感应距离的重复精度，它是在外界温度为18 °C到28 °C范围内，电源电压最大不偏离额定电压5%时，由8小时内两个连续开关操作测得。任意两个测量值之差不得超过实际感应距离的10%。

开关滞后：开关滞后指的是物体接近目标时的启动点和物体远离接近开关时的关闭点之间的差值，以实际感应距离的百分比表示。

开关频率：开关频率按照EN 60947-5-2标准测得。边长为 “a” 的标准目标安装在一块以 “2a” 为间隔，施加最小影响力的圆盘上，然后在名义感应距离一半的位置经过接近开关进行测试。当启动或关闭时间低于50微秒时，开关频率达到最大值。对于交流接近开关来说，开关频率在启动和关闭时间等于电源频率的半波长时。

温度范围：根据DIN，温度范围从–25 °C到70 °C。在这个范围内，可以保证开关可靠地工作。

防护等级

根据ID代码，外壳可以防尘防水，达到IP65或IP67级别（符合DIN 40050标准）。

连接电缆

提供的PVC绝缘标准连接电缆。同时提供硅胶护套、聚氨酯护套、辐射交联PVC或特氟龙绝缘套的特殊版本。

插头连接

对于现今的电子接近开关来说，插头连接已经和固定电缆一样重要。电容式接近开关可以配备各种类别的插头连接。

电容式传感器（电容式接近开关）重要信息

电容式传感器能够检测导电或不导电材料，固体、液体、颗粒或粉末。不过在实际应用中，必须考虑一些关键条件。

感应距离

名义感应距离是特定且根据DIN EN60947-5-2/98标准在工厂完成设定的。当相应尺寸的导电材料接近传感器时，感应距离可以达到最大值。

在不导电材料接近时，待检测材料的介电常数ε是关键因素。根据应用场合的不同，特定感应距离随着特定因素改变而变化，该因素和介电常数有关。这些表格内的数值仅表示响应灵敏度的期望大小，触发物体的特定性能（直径、厚度、湿度等）和环境条件（接地）对响应距离影响也很大。在大多数情况下，可以通过调整内置电位计，以实现适应特定场合的目的。

空隙

采用非齐平方式安装限位开关时，开关周围必须留有一定空隙，而且不能包含对开关有影响的材料。非齐平安装的电容式传感器的特点是对污垢和凝水不敏感。齐平安装的电容式传感器的设计使它们特别适合于感应介电物体。由于电容式接近开关配备调节装置，非齐平安装时，空隙变小不会对安装造成影响。非齐平安装的电容式接近开关对污垢和凝水不敏感。不过灵敏度增强，可能不利于上述附加效应的发生。

如果电容式接近开关安装在一起或相对的位置，在实际应用时，试验距离应在2倍外壳直径到8倍外壳直径之间。不过调整设备可以满足实现所有应用调整。

电容式传感器（电容式接近开关）应用说明

电容式接近开关的一个特别的应用领域，是从外部检测非金属容器内的液位高度。优点：无需在容器上开孔，就能检测产品液位。待检测的介质不需要与限位开关接触。实现检测的先决条件是待检测材料的介电常数和质量远远大于容器的值。接近开关的响应灵敏度必须通过内置电位计降低，直至对介质有响应而对容器壁不响应的程度。