Capacitieve sensoren

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Tekst in subscript
Capacitieve sensoren
Capacitieve sensoren.jpg
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Carmen Addink en Henri Grendelman
Jaar: 2009
Wikipedia link: Capacitive sensing

Inhoud

Beschrijving en eigenschappen

Capacitieve sensoren worden gebruikt om o.a. de variabelen te meten: Beweging, Vochtigheid, Versnelling, Positie, Nabijheid, Vloeistof niveau en Materiaalsamenstelling. Deze variabelen kunnen worden gemeten, door de capaciteit (condensator capaciteit) te meten.

Hoe werkt het

Verschil in voltage tussen twee geleidende objecten

Door de nabijheid van twee geleidende objecten met tussenliggende ruimte ontstaat er een spanningsverschil.

Capaciteit

Wisselstroom

Beschrijft hoe 2 geleidende objecten met een ruimte er tussen reageren op een spanningsverschil Capaciteit wordt bepaald door de omgeving, afstand, en dialectiek (gedrag van een elektrisch veld in een materiaal). Door het wisselen (verplaatsen) van de positieve en negatieve ladingen, ontstaat er een wisselstroom. Deze wordt gedetecteerd door de sensor.

Nauwkeurigheid

Sensing area

Als er een geleidend object in contact staat met de sensing area, dan kan een beweging van dit object zorgen dat de sensor een beweging detecteert. Om dit te voorkomen wordt er een ‘guard’ gebruikt.

Guard

Guard

De onderkant en de randen van de sensing area worden beschermd door een geleidend materiaal dat dezelfde spanning heeft als de sensing area. Deze guard krijgt deze spanning via een ander circuit.

Voorbeeld

Werking van een touch screen

Touch screen: meet verschil in elektrisch veld die beïnvloed wordt door de nabijheid van de vinger

Toepassingen

Capacitieve sensoren worden tegenwoordig in veel verschillende marktsegmenten gebruikt. De sensor wordt veelvuldig gebruikt in industriële systemen, zoals de hout-, papier-, glas-, kunststof-, levensmiddelen- of chemische industrie.

Een capacitieve sensor komt niet in contact met (agressieve) vloeistoffen

Er wordt een elektrische geleide plaat met bijbehorende sensor geplaatst, als bepaalde objecten langs deze plaat komen, vind er capacitieve verandering tussen de plaat en de sensor plaats. Dit wordt gebruikt onder andere gebruikt om te sorteren of te meten, denk hierbij aan een;

  • Micrometer
  • Versnellingsmeter
  • Vochtmeter
  • Capaciteitsmeter


Sommige van de bovenstaande meters kunnen ook gebruikt worden voor de volgende toepassingen in motorrijtuigen;

  • Airbag
  • Beveiliging remsysteem
  • Parkeersensor


Een capacitieve toepassing in een auto (Crysler 200C Concept)

Ook in witgoed is deze sensor in opkomst. Als de sensoren worden gebruikt, is dit meestal voor in het bedieningspaneel, zo kan dit toegepast worden op een:

  • (Af)wasmachine
  • Oven
  • Magnetron
  • (inductie) kookplaat


In randapparatuur van een computer kunnen bepaalde sensoren ook vervangen worden door capacitieve sensoren. Dit in verschillende bedieningspanelen, deels of geheel vervangen door capacitieve sensoren;

  • Touch pad
  • Muis
  • Toetsenbord
  • Printer/Scanner
  • Laptop/notebook


De toekomst van beeldschermen?

Een grote markt is de digitale consumentenapparatuur. Door de capacitieve sensor te combineren met andere technische sensoren en mogelijkheden, wordt het veelvuldig gebruikt in dit marktsegment;

  • Navigatie (GPS)
  • Mobiele telefoon
  • Digitaal fototoestel
  • Spelcomputer
  • Mp3-speler
Een bekend voorbeeld van een capacitief touch screen (Iphone)


Daarnaast zijn er nog vele andere segmenten waarin capacitieve sensoren worden gebruikt en gecombineerd met andere systemen;

  • Lampen
  • Waterkraan
  • Speelgoed
  • Fingerprint scanner
Speelgoed dat reageert op aanraking (Pleo van Ugobe)

Voordelen

Zowel bij het industriële systemen als bij producten zijn de toepassingen van capacitieve sensoren groot. Dit komt voornamelijk omdat het vele voordelen heeft. Algemene voordelen zijn:

  • Laag energieverbruik;
  • Lange levensduur;
  • Klein(er), hierdoor meer ruimte voor andere apparatuur;
  • Mooie(re) afwerking door touch functie, hierdoor meer designmogelijkheden.


Bij toepassingen voor industriële systemen zijn er (naast de algemene voordelen) de volgende punten ten opzichte van andere (mechanische) sensoren.

  • Detecteert alle materialen die passeren in het elektrische veld, ook niet-metaalhoudende materialen zoals hout, plastic en allerlei vloeistoffen;
  • Geen mechanisch contact voor het detecteren van materialen of vloeistoffen;


Voor producten zijn er (naast algemene voordelen) de volgende voordelen te noemen:

  • Reageert op lichte aanraking, hoge response;
  • Multi-touch;

Nadelen

Naast voordelen hebben capacitieve sensoren ook nog een aantal nadelen. Algemene nadelen voor zowel industriële systemen als in producten, zijn:

  • Duur in aanschaf;
  • Een sensor kan storing van nabijgelegen ‘organen’ krijgen;
  • Gevoelig(er) voor stof, vochtigheid, vuil en krassen;


Een nadeel dat van toepassing is op de industriële systemen

  • Instellingen voor detectie van bepaalde materialen of vloeistoffen is niet altijd eenvoudig;

Milieuaspecten

Capacitieve sensoren hebben zowel positieve punten op het gebied van milieu, maar het brengt ook minder positieve aspecten met zich mee, namelijk:

  • Minder materiaal dan mechanische systemen (door nanotechnology)
  • Langere levensduur
  • Vervangt milieuonvriendelijke materialen/sensoren/producten
  • Verbruikt weinig energie (sensor zelf)
  • Toepassingen verbruiken veel energie
  • Materialen lastig te scheiden
  • De coating voor touch screens: indium tin oxide (ITO), heeft een milieuonvriendelijk productieproces.

Leveranciers en kenniscentra

Bedrijven

Bronnen

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen