Kapazitive Näherungsschalter

Beim kapazitiven Näherungsschalter wird die aktive Fläche von einem Kondensator gebildet. Der Oszillator bildet ein elektrisches Wechselfeld. Dieses Wechselfeld kann durch Metalle, aber auch Nichtmetalle und Flüssigkeiten gestört werden. Dieses Signal wird ausgewertet und die Ausgangsstufe schaltet (NO = Schließerfunktion; NC = Öffnerfunktion) Nachteil: Reagiert empfindlich auf Verschmutzung und kann dadurch zu Fehlfunktion führen.

Verhalten und Arbeitsweise des kapazitiven Sensors

Die Funktion eines kapazitiven Sensors lässt sich mit der eines aufgeklappten Kondensators vergleichen. Der kapazitive Sensor besteht aus einer Sensorenelektrode, die ein elektrisches Feld aussendet. Durch Annäherung von festen oder flüssigen Stoffen an die aktive Fläche wird die Kapazität geändert.

Durch die Kapazitätsänderung schwingt ein Oszillator an und löst einen Schaltvorgang aus. Wegen der unterschiedlichen Stoffe und Erdungsbedingungen an den verschiedenen Einsatzorten hat der kapazitive Sensor ein Einstellpotentiometer. Kapazitive Sensoren können mit elektrisch leitenden oder nicht leitenden Materialien bedämpft werden.

Bei Verwendung von Nichtleitern, z. B. Glas, Kunststoff, Pappe, Stoff usw., arbeitet der Sensor nur durch Änderung vom Dielektrikum. Dadurch werden die Schaltabstände gering. Beim Einsatz von leitenden Materialien oder Flüssigkeiten werden die Schaltabstände größer. In diesen Fällen werden nicht nur das Dielektrikum sondern auch Materialmasse und Erdungsverhältnisse mit berücksichtigt. Mit kapazitiven Sensoren können Niveaumessungen von Flüssigkeiten durch eine nichtmetallene Behälterwand, z. B. Glas, Kunststoffe usw., erfasst werden. Verschmutzungen des Sensors wie Staubablagerungen, Öle und Fette, Wasser, Späne beeinflussen das Dielektrikum und es kann zu Fehlmessungen und damit zu Störungen kommen.

Die Ansprechempfindlichkeit ist sehr vom verwendeten Material abhängig. Die Empfindlichkeit ist bei PVC gering und bei geerdetem Metall hoch.