พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์แบบ NPN

การใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งของเซ็นเซอร์คาปาซิทีฟคือการวางตำแหน่งที่แม่นยำ สามารถใช้เซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนที่แบบคาปาซิทีฟเพื่อวัดตำแหน่งของวัตถุที่ระดับนาโนเมตร การวางตำแหน่งที่แม่นยำนี้ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งจำเป็นต้องวางชิปซิลิคอนเพื่อให้สัมผัสได้ นอกจากนี้ เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟยังใช้สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบ-ที่โฟกัสล่วงหน้าในการทดสอบและการตรวจสอบชิป..

2. อุตสาหกรรมดิสก์ไดรฟ์

ในอุตสาหกรรมดิสก์ไดรฟ์ เซ็นเซอร์ดิสเพลสเมนต์แบบคาปาซิทีฟใช้เพื่อวัดการหมุนสปินเดิลของดิสก์ไดรฟ์ (การวัดระดับที่แกนหมุนเบี่ยงเบนไปจากเส้นคงที่ในอุดมคติ) ด้วยการวัดค่ารันเอาท์ของสปินเดิลอย่างแม่นยำ ผู้ผลิตดิสก์ไดรฟ์จึงสามารถกำหนดความจุในการเขียนข้อมูลสูงสุดของไดรฟ์ได้ นอกจากนี้ พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟ PNP NPN ยังใช้เพื่อให้แน่ใจว่าแผ่นดิสก์ของดิสก์ไดรฟ์ตั้งฉากกับสปินเดิล ก่อนที่จะเขียนข้อมูลลงในดิสก์ของดิสก์ไดรฟ์

3. การวัดความหนาที่แม่นยำ

สามารถใช้ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟเพื่อการวัดความหนาที่แม่นยำมาก ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟทำงานโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง หากตำแหน่งของวัตถุอ้างอิงที่ทราบความหนาถูกวัดก่อน จากนั้นจึงวัดวัตถุอื่นๆ ความแตกต่างของตำแหน่งสามารถใช้เพื่อกำหนดความหนาของวัตถุเหล่านี้ได้

เพื่อให้การวัดครั้งเดียวมีประสิทธิภาพ วัตถุที่กล่าวมาข้างต้น-จะต้องเรียบสนิทและวัดบนพื้นผิวที่เรียบสนิท หากวัตถุที่วัดมีการโค้งงอหรือการเสียรูป หรือไม่วางแน่นบนพื้นผิวเรียบ ระยะห่างระหว่างวัตถุที่วัดกับพื้นผิวที่วางจะถูกรวมเป็นข้อผิดพลาดในการวัดความหนา ข้อผิดพลาดนี้สามารถกำจัดได้โดยการวัดวัตถุชิ้นเดียวโดยใช้เซ็นเซอร์คาปาซิทีฟสองตัว พร็อกซิมิตี้เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟ PNP NPN วางอยู่บนทั้งสองด้านของชิ้นส่วนที่ต้องการวัด ด้วยการวัดจากทั้งสองด้านและพิจารณาการโค้งงอและการเสียรูประหว่างการวัด อิทธิพลที่มีต่อการอ่านค่าความหนาจึงหมดไป

4. การวัดเครื่องมือเครื่องจักร

ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟมักใช้ในการใช้งานด้านมาตรวิทยา ในหลายกรณี เซ็นเซอร์ใช้ในการ 'วัดข้อผิดพลาดด้านรูปร่างของชิ้นส่วนในการผลิต' ในเวลาเดียวกัน ข้อผิดพลาดในอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนก็สามารถวัดได้เช่นกัน ซึ่งเป็นแนวทางปฏิบัติที่เรียกว่ามาตรวิทยาของเครื่องมือกล ในหลายกรณี เซ็นเซอร์ถูกใช้เพื่อวิเคราะห์และปรับการหมุนของสปินเดิลของเครื่องมือกลต่างๆ ให้เหมาะสม เช่น เครื่องเจียรผิว เครื่องกลึง เครื่องกัด และสปินเดิลแบริ่งลม ด้วยการวัดข้อผิดพลาดของเครื่องมือกล แทนที่จะเพียงการวัดข้อผิดพลาดของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ปัญหาบางอย่างสามารถแก้ไขได้ในขั้นตอนแรกของกระบวนการผลิต

5. การทดสอบสายการประกอบ

ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟมักใช้สำหรับการทดสอบสายการประกอบ บางครั้งเซ็นเซอร์นี้ใช้เพื่อทดสอบความสม่ำเสมอ ความหนา หรือคุณสมบัติการออกแบบอื่นๆ ของชิ้นส่วนที่ประกอบ บางครั้งใช้เพื่อระบุการมีอยู่ของส่วนประกอบบางอย่างเท่านั้น เช่น กาว การใช้พรอกซิมิตี้เซนเซอร์แบบเก็บประจุ PNP NPN เพื่อทดสอบชิ้นส่วนในสายการประกอบจะช่วยป้องกันปัญหาด้านคุณภาพในระหว่างกระบวนการผลิต

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของ PNP NPN Capacitive Proximity Sensor ใดที่ส่งผลต่อระยะการตรวจจับ

I. พารามิเตอร์เซ็นเซอร์หลัก
1. ระยะการตรวจจับที่กำหนด (Sn)
นี่คือระยะการตรวจจับสูงสุดที่ระบุของเซนเซอร์ภายใต้สภาวะมาตรฐาน (เช่น วัตถุที่ถูกตรวจจับเป็นวัสดุเฉพาะ อุณหภูมิโดยรอบคือ 25 องศา และไม่มีการรบกวน) เป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่มีอิทธิพลต่อระยะการตรวจจับจริง
ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ที่มีระยะการตรวจจับที่กำหนด 10 มม. โดยทั่วไปจะไม่เกินค่านี้ (เว้นแต่{1}}จะปรับแบบละเอียดโดยใช้ปุ่มปรับ แต่ช่วงนี้มีจำกัด)

2. การตรวจจับขนาดและรูปร่างพื้นผิว
เส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวการตรวจจับของเซ็นเซอร์ทรงกระบอกส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการตรวจจับวัตถุขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่าหมายถึงระยะการตรวจจับสำหรับวัตถุขนาดเล็ก (เช่น คอลัมน์พลาสติกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม.) จะใกล้กับค่าที่กำหนดมากกว่า เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงหมายถึงระยะการตรวจจับจริงสำหรับวัตถุขนาดเล็กจะลดลงอย่างมาก (อาจเพียง 50% ของค่าพิกัด)

ความเรียบของพื้นผิวการตรวจจับ (เช่น ไม่ว่าจะมีส่วนที่ยื่นออกมาหรือการเคลือบก็ตาม) ยังส่งผลต่อการกระจายสนามประจุไฟฟ้า ซึ่งจะเปลี่ยนระยะการตรวจจับโดยอ้อม

3. การปรับความไว
เซ็นเซอร์บางตัวมีปุ่มปรับความไว (หรือสามารถปรับได้ผ่านวงจร) ซึ่งเปลี่ยนระยะการตรวจจับโดยตรง:
การเพิ่มความไวจะทำให้ระยะการตรวจจับเพิ่มขึ้น (แต่อาจเพิ่มความเสี่ยงของการกระตุ้นที่ผิดพลาด เช่น เนื่องจากความชื้นหรือฝุ่นโดยรอบ)
การลดความไวจะทำให้ระยะการตรวจจับสั้นลง (เหมาะสำหรับการลดการรบกวน แต่อาจพลาดวัตถุที่อยู่ไกลออกไปเล็กน้อย)

ครั้งที่สอง พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับวัตถุการตรวจจับ
1. ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (ε) ของวัตถุเป้าหมาย
PNP NPN พรอกซิมิตี้เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟทำงานโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในความจุระหว่างวัตถุและเซ็นเซอร์ และค่าความจุจะมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัตถุ
ยิ่งค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง (เช่น εµ80 สำหรับของเหลวและน้ำ) ระยะการตรวจจับก็จะยิ่งใกล้กับค่าที่กำหนดมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำ (เช่น εγ1 สำหรับอากาศและ εγ2-5 สำหรับพลาสติก) ระยะการตรวจจับจริงก็จะสั้นลงอย่างมาก (อาจเป็นเพียง 30%-70% ของค่าพิกัด)
แม้ว่าวัตถุที่เป็นโลหะจะมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง แต่ค่าการนำไฟฟ้าของวัตถุนั้นส่งผลต่อการกระจายตัวของสนามไฟฟ้า ดังนั้น ระยะการตรวจจับของเซนเซอร์บางตัวสำหรับโลหะอาจต่ำกว่าเซนเซอร์ที่ไม่ใช่-โลหะเล็กน้อย (โปรดดูรายละเอียดในคู่มือ)

2. ขนาดวัตถุเป้าหมายและพื้นที่ผิว
เมื่อพื้นที่ผิวของวัตถุมากกว่าหรือเท่ากับพื้นที่ผิวการตรวจจับของเซนเซอร์ ระยะการตรวจจับจะใกล้เคียงกับค่าที่กำหนด สำหรับพื้นที่พื้นผิวขนาดเล็ก (เช่น ลวดเส้นเล็กหรืออนุภาคขนาดเล็ก) ระยะการตรวจจับจะลดลงเมื่อพื้นที่ลดลง (การลดพื้นที่ลงครึ่งหนึ่งอาจลดระยะห่างลง 30%-50%)
ความหนาของวัตถุก็มีผลกระทบเช่นกัน: วัตถุที่บางมาก (เช่น ฟิล์มบาง) อาจส่งผลให้ระยะการตรวจจับลดลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความจุเล็กน้อย

III. พารามิเตอร์การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม
1. ช่วงอุณหภูมิ
ที่PNP NPN พรอกซิมิตี้เซนเซอร์แบบคาปาซิทีฟคู่มือจะระบุอุณหภูมิในการทำงาน (เช่น -25 องศาถึง 70 องศา) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลต่อความเสถียรของพารามิเตอร์ขององค์ประกอบตัวเก็บประจุภายใน (เช่น ตัวเก็บประจุเซรามิกและฟิล์ม):
อุณหภูมิสูงอาจทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของความจุและลดระยะการตรวจจับ
อุณหภูมิต่ำอาจทำให้การตอบสนองของวงจรช้าลง โดยเพิ่มระยะการตรวจจับเพิ่มขึ้นเล็กน้อยแต่ความเสถียรลดลง
เซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง-บางตัวจะระบุ "สัมประสิทธิ์ผลกระทบของอุณหภูมิ" (เช่น ±0.1% Sn/ องศา ) เพื่อระบุปริมาณผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อระยะทาง

2. ระดับการป้องกัน (ระดับ IP)
ระดับการป้องกัน (เช่น IP67, IP68) ส่งผลต่อความเสถียรของเซ็นเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นและมีฝุ่นมาก:
เซ็นเซอร์ระดับ-IP-ต่ำจะไวต่อการควบแน่นบนพื้นผิวการตรวจจับเมื่อมีความชื้นสูง ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มวัตถุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง ซึ่งอาจส่งผลให้ระยะการตรวจจับเพิ่มขึ้นผิดปกติ (การกระตุ้นที่ผิดพลาด)
การเกาะติดของฝุ่นจะเปลี่ยนความจุของพื้นผิวการตรวจจับ ส่งผลให้ระยะทางเบี่ยงเบนไป (โดยปกติจะสั้นลง)

3. ความต้านทานการรบกวน
ความสามารถของเซ็นเซอร์ในการระงับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และการรบกวนด้วยความถี่วิทยุ (RFI) (เช่น ระดับความต้านทานการรบกวนที่จำเป็นสำหรับการรับรอง CE) อาจส่งผลต่อความเสถียรในการตรวจจับ:
หากความต้านทานการรบกวนต่ำ สนามไฟฟ้าอาจถูกรบกวนเมื่อทำงานใกล้กับมอเตอร์หรืออินเวอร์เตอร์ ส่งผลให้ระยะการตรวจจับมีความผันผวน (ความไม่เสถียร)

IV. พารามิเตอร์วงจรเอาท์พุตและพาวเวอร์ซัพพลาย
1. ช่วงแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย
เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ต้องการแหล่งจ่ายไฟ DC (เช่น 12-24V DC) ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอาจส่งผลต่อเสถียรภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์ภายใน:
แรงดันตก: สัญญาณการสั่นอ่อนลง ส่งผลให้ระยะการตรวจจับสั้นลง
แรงดันไฟฟ้าเกิน: สิ่งนี้อาจทำให้วงจรโอเวอร์โหลด ส่งผลให้ระยะการตรวจจับผิดปกติหรือเซ็นเซอร์เสียหาย

2. เวลาตอบสนอง
แม้ว่าเวลาตอบสนอง (เช่น น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 มิลลิวินาที) จะไม่กำหนดระยะการตรวจจับโดยตรง แต่อาจส่งผลต่อการตรวจจับวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว-
หากวัตถุเคลื่อนที่เร็วกว่าเวลาตอบสนอง วัตถุอาจผ่านช่วงการตรวจจับก่อนที่เซ็นเซอร์จะถูกกระตุ้น ส่งผลให้ "ระยะทางที่มีประสิทธิภาพจริง" ถูกตรวจจับอย่างไม่ถูกต้องว่าสั้นลง