Od kondenzátoru ke kapacitnímu senzoru – zajímavosti o osvědčené technologii

Dějiny kapacitních senzorů začaly již v roce 1745. Nezávisle na sobě experimentovali kapitulní děkan Ewald Jürgen Georg von Kleist a o rok později přírodovědec Pieter van Musschenbroek s uspořádáním skel a kovů, přičemž je zasáhly lehké elektrické výboje. Tento objev je dnes znám jako Kleistova nebo Leydenská láhev a představuje vůbec první kondenzátor v moderní historii. Tento kondenzátor byl v následujících dobách dále rozvíjen, přičemž se přicházelo na stále nové možnosti využití, mj. pak i v senzorové technologii. Zde se hovoří o kapacitních senzorech.

Tyto senzory jsou kondenzátory se speciální stavbou, která umožňuje udržovat variabilní kapacitu a vyhodnotit ji následně pomocí elektrického spínače. Variability je možné dosáhnout mj. pohyblivými kondenzátorovými deskami. Pokud se působením mechanické síly zvýší odstup desek od sebe navzájem, sníží se kapacita kondenzátoru. Pokud je jedna strana kondenzátoru membránou, je možné vypočítat tlak vody. Je-li tento senzor ponořen do jezírka, je možné pomocí hydrostatického tlaku změřit jeho hladinu. Jinou možnost, jak ovlivnit kapacitu, nabízí izolátor mezi kondenzátorovými deskami. Tuto možnost máme například u válcových kondenzátorů, u kterých jednu kondenzátorovou desku přestavuje tyč a druhou trubka, která ji překrývá. Pokud je vzduch z trubky vytlačen skrze jiné médium s vyšší permitivitou εr, změní se i zde kapacita a lze ji tak převést například na vzdálenost.

Podobné postupy využíváme v našich tlakových senzorech a snímačích hladiny, které jsou v našem produktovém vyhledávači jednoduše dohledatelné. Kondenzátorové desky nemusejí být nutně seřazeny paralelně. Kondenzátor s vyklopenými nebo za sebou seřazenými deskami je možné chápat jako „otevřený“ a je základem našich kapacitních bezdotykových spínačů, absolutní klasiky této řady. I zde je izolátorem ve výchozí pozici zpravidla vzduch. Při jeho vytlačení skrze jiné médium se změní jeho relativní permitivita v měřené oblasti senzoru, čímž může být spuštěn proces sepnutí.

Elektrická pole se mohou stále rozšiřovat. Proto slouží vakuum ε0 jako referenční bod relativní permitivity εr. V praxi naše senzory měří veškerý materiál s relativní permitivitou >1,5. Čím je tato hodnota vyšší, tím větší bude nakonec i spínací vzdálenost. Díky možnosti nastavení prahu sepnutí senzoru se dále rozšiřuje jeho využití. Například je možné změřit míru naplnění plastové nebo skleněné nádoby, pokud permitivita média převyšuje permitivitu nádoby o přibližně pětinásobek.

Jelikož jsou bezdotykové senzory tohoto typu již odjakživa věrnou součástí našeho portfolia, rozhodli jsme se zavést preferenční sérii pro zajištění dobrého poměru mezi cenou a výkonem. Dostupné jsou tyto senzory ve válcovém závitovém krytu pro rychlou instalaci pod následujícími výrobními čísly.