Bir silonun dolduğunu, bir şişede sıvı olup olmadığını ya da bantta plastik bir parçanın geçtiğini algılamak gerektiğinde endüktif sensör işe yaramaz; çünkü endüktif sensör yalnızca metali görür. Bu tür işlerde kullanılan sensör kapasitif sensördür. Metal olmayan malzemeleri, hatta plastik bir tank duvarının arkasındaki sıvıyı bile temas etmeden algılayabilir. Bu yazıda kapasitif sensörün nasıl çalıştığını, nasıl ayarlandığını, nerelerde kullanıldığını ve sahada en sık görülen sorunlarını anlatıyoruz.
Bu yazıda (11 başlık)
Kapasitif sensör ne demek?
Kapasitif sensör, önündeki bir cismin yarattığı kapasite (sığa) değişimini algılayarak çıkış veren temassız yaklaşım sensörüdür. Metal, plastik, cam, ahşap, kâğıt, sıvılar, toz ve granül malzemeler gibi çok farklı malzemeleri algılayabilir. Bu yüzden özellikle seviye algılamada, ambalaj makinelerinde ve dökme malzeme taşıyan sistemlerde yaygındır.
Kapasitif sensör nasıl çalışır?
Sensörün ön yüzünde bir elektrot bulunur. Bu elektrot ile çevredeki toprak potansiyeli arasında bir elektrik alanı oluşur; yani sensör, plakalarından biri kendisi, diğeri toprak olan bir kondansatör gibi davranır.
- Alan oluşur: Sensör, ön yüzünün önünde bir elektrik alanı oluşturur.
- Cisim yaklaşır: Alana giren cisim, malzemesine göre kapasiteyi artırır.
- Değişim algılanır: Sensörün içindeki osilatör devresi bu kapasite değişimini algılar.
- Çıkış değişir: Değişim ayarlanan eşiği aştığında sensör çıkışını anahtarlar.
Kapasitenin ne kadar değişeceğini cismin dielektrik sabiti (bağıl geçirgenliği) belirler. Dielektrik sabiti ne kadar yüksekse cisim o kadar kolay ve o kadar uzaktan algılanır. Örneğin suyun dielektrik sabiti yaklaşık 80, mineral yağınki yaklaşık 2’dir. Bir üretici, kaba bir kural olarak dielektrik sabiti 2’nin üzerindeki malzemelerin genellikle algılanabildiğini belirtir.
Algılama mesafesi ve düzeltme faktörleri
Kapasitif sensörün veri sayfasında yazan nominal algılama mesafesi (Sn), belirli boyutta ve malzemede standart bir hedef için tanımlanır. Gerçek uygulamada algılama mesafesi şunlara bağlıdır:
- Malzemenin dielektrik sabiti: Metal ve su gibi iletken veya yüksek dielektrikli malzemeler uzaktan algılanır; plastik, kâğıt ve kuru ahşap gibi düşük dielektrikli malzemeler çok daha kısa mesafede algılanır.
- Cismin boyutu ve şekli: Standart hedeften küçük veya düzensiz şekilli cisimler daha kısa mesafede algılanır.
- Ortam koşulları: Sıcaklık ve nem anahtarlama noktasını kaydırabilir.
Üreticiler bu etkileri düzeltme (azaltma) faktörleri ile verir: nominal mesafe, malzemeye göre 1 veya 1’den küçük bir katsayıyla (ör. su için yaklaşık 1, cam için yaklaşık 0,6) çarpılarak beklenen mesafe tahmin edilir. Bu katsayılar yalnızca yaklaşık değerlerdir; gerçek mesafe cismin şekline ve çevresine çok bağlı olduğu için, mesafenin kritik olduğu uygulamalarda sensörü gerçek malzemeyle denemek en güvenilir yoldur.
Hassasiyet ayarı: potansiyometre ve teach
Kapasitif sensörlerin çoğunda hassasiyet ayarı bulunur. Ayar, sensörün hangi kapasite değişiminde çıkış vereceğini belirler:
- Potansiyometre: Sensör gövdesindeki küçük bir vida ile hassasiyet artırılır veya azaltılır.
- Teach (öğretme): Bir buton veya IO-Link üzerinden sensöre “boş” ve “dolu” durumları öğretilir.
Doğru ayar için sensör önce gerçek koşullarda (tank boşken veya cisim yokken) çıkışın kapalı kaldığı, sonra malzeme varken güvenilir şekilde açıldığı noktaya getirilir. Hassasiyeti gereğinden fazla açmak, nem veya yapışma gibi etkilerle yanlış algılamaya yol açar.
Tank duvarı arkasından seviye algılama
Kapasitif sensörün en kullanışlı özelliği, metal olmayan bir tank veya hazne duvarının arkasından içerideki sıvıyı ya da granülü algılayabilmesidir. Sensör dışarıdan duvara yaslanır ve hassasiyeti duvarı değil, arkasındaki malzemeyi algılayacak şekilde ayarlanır. Bunun için:
- Duvar metal olmamalı ve ince olmalıdır; izin verilen kalınlık sensör modeline göre değişir.
- Sensörün aktif yüzü duvara doğrudan temas etmelidir.
- Sensörün hemen yakınında metal parça bulunmamalıdır.
- Sensör ve tank aynı toprak potansiyelinde olmalıdır.
Sensör ürüne temas etmediği için tanka delik açmak gerekmez; bu, hijyen ve sızdırmazlık açısından avantaj sağlar. Diğer seviye ölçüm yöntemleri için: seviye sensörü nedir.
Gömülü ve gömülü olmayan montaj
- Gömülü (flush): Sensörün ön yüzü montaj yüzeyiyle aynı hizaya gelecek şekilde metale gömülebilir. Algılama alanı daha dar ve yönlüdür; algılama mesafesi genellikle daha kısadır.
- Gömülü olmayan (non-flush): Ön yüzün çevresinde boş bir bölge bırakılması gerekir. Algılama mesafesi genellikle daha uzundur ve yan taraflara karşı daha hassastır; dökme malzeme ve seviye algılamada sık kullanılır.
Gömülü olmayan bir sensörü metale gömmek, çevredeki metali sürekli algılamasına yol açar. Montaj ölçüleri ve iki sensör arasındaki asgari mesafe için üreticinin montaj çizimine uyulmalıdır.
Kapasitif sensör bağlantısı
DC kapasitif sensörlerin bağlantısı endüktif sensörlerle aynıdır: üç telli tiplerde kahverengi +24 V DC, mavi 0 V, siyah çıkış olarak kullanılır. Çıkış tipi PNP veya NPN, kontak yapısı normalde açık (NO) veya normalde kapalı (NC) olabilir; PLC girişinin tipine göre seçilir. PNP/NPN farkı ve bağlantı şemaları için: endüktif sensör nedir.
Seviye algılamada çıkışın NO mu NC mi seçileceği güvenlik açısından önemlidir. Örneğin taşma alarmında, kablo koptuğunda da alarm verecek bir mantık tercih edilmelidir.
Kapasitif ve endüktif sensör karşılaştırması
| Kapasitif sensör | Endüktif sensör | |
|---|---|---|
| Algıladığı malzeme | Metal ve metal olmayan (plastik, sıvı, granül, ahşap) | Yalnızca metal |
| Duvar arkasından algılama | Metal olmayan ince duvarın arkasından mümkün | Mümkün değil |
| Ortam etkisi | Nem, yoğuşma ve yapışmadan etkilenir | Toz, yağ ve nemden çok az etkilenir |
| Ayar | Genellikle hassasiyet ayarı gerekir | Genellikle ayar gerekmez |
| Tipik kullanım | Seviye algılama, dökme malzeme, plastik parça | Metal parça, konum, devir algılama |
Metal parçaların konum algılamasında endüktif sensör daha kararlı ve sorunsuzdur. Kapasitif sensör, endüktif sensörün göremediği malzemeler için kullanılmalıdır. Hangi sensörün nerede kullanılacağına dair genel bakış için: sensör seçim rehberi.
Sık görülen kapasitif sensör arızaları
- Nem ve yoğuşma: Sensör yüzeyinde biriken su damlacıkları, malzeme yokken de çıkış verdirebilir. Soğuk tank yüzeyleri ve yıkama yapılan alanlarda sık görülür.
- Yapışma (birikme): Toz, un, yem veya yapışkan sıvılar sensör yüzüne ya da tank iç duvarına yapışırsa sensör sürekli “dolu” görür. Bazı modellerde birikme etkisini azaltan özellikler bulunur; yoksa hassasiyet yeniden ayarlanmalı ve yüzey düzenli temizlenmelidir.
- Yanlış tetikleme: Hassasiyet çok yüksek ayarlanmış, sensörün yakınında metal parça var, gömülü olmayan sensör metale gömülmüş veya operatörün eli algılama alanına giriyor.
- Algılamıyor: Hassasiyet çok düşük, malzemenin dielektrik sabiti düşük, tank duvarı fazla kalın veya sensör duvara tam temas etmiyor.
- Sıcaklık ve nemle kayan anahtarlama noktası: Kapasitif sensörlerin anahtarlama noktası ortam koşullarıyla bir miktar kayar. Sınırda ayarlanmış bir sensör, mevsim değişince arıza yapmaya başlayabilir.
- Çıkış hiç değişmiyor: Besleme yok, PNP/NPN tipi PLC girişiyle uyumsuz veya kablo hasarlı. Sensörün üzerindeki LED, sorunun sensörde mi yoksa kabloda mı olduğunu ayırmaya yardım eder.
Sıkça Sorulan Sorular
Kapasitif sensör ne işe yarar?
Kapasitif sensör, önündeki cismin yarattığı kapasite değişimini algılayarak çıkış veren temassız bir sensördür. Plastik, cam, ahşap, sıvı, toz ve granül gibi metal olmayan malzemeleri algılayabilir. En yaygın kullanımı tank ve silo seviye algılama ile ambalaj makineleridir.
Kapasitif sensör hangi malzemeleri algılar?
Metallerin yanında su, sıvılar, plastik, cam, ahşap, kâğıt, toz ve granül malzemeleri algılayabilir. Algılama mesafesi malzemenin dielektrik sabitine bağlıdır; su gibi yüksek dielektrikli malzemeler uzaktan, plastik ve kâğıt gibi düşük dielektrikli malzemeler daha yakından algılanır.
Kapasitif sensör tank duvarının arkasından sıvıyı görür mü?
Evet, duvar metal olmayan ve yeterince ince bir malzemeyse görebilir. Sensör duvara doğrudan yaslanır ve hassasiyeti duvarı değil, arkasındaki sıvıyı algılayacak şekilde ayarlanır. Metal tanklarda bu yöntem çalışmaz.
Kapasitif sensör hassasiyeti nasıl ayarlanır?
Sensörün üzerindeki potansiyometre veya teach butonu ile ayarlanır. Önce malzeme yokken çıkışın kapalı kaldığı, sonra malzeme varken güvenilir şekilde açıldığı nokta bulunur. Hassasiyeti gereğinden fazla açmak nem ve birikme nedeniyle yanlış algılamaya yol açar.
Kapasitif sensör ile endüktif sensör farkı nedir?
Endüktif sensör yalnızca metali algılar ve ortam koşullarından çok az etkilenir. Kapasitif sensör metal olmayan malzemeleri de algılar, ancak nem, yoğuşma ve yapışmadan daha çok etkilenir ve genellikle hassasiyet ayarı gerektirir. Metal parça algılamada endüktif, diğer malzemelerde kapasitif sensör tercih edilir.
Eskişehir’de sensör ve seviye algılama desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerdeki tesislerde kapasitif ve endüktif sensör seçimi, silo ve tank seviye algılama uygulamaları, sensör bağlantıları ve yanlış algılama arızalarının tespitini yapıyoruz. Ayrıntılar: un ve yem fabrikası otomasyonu, pompa ve vana otomasyonu ve makine ve otomasyon arıza servisi. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.