In che modo un sensore capacitivo rileva materiali non metallici?

Cos'è un Sensore Capacitivo di Prossimità e Come Funziona con i Materiali Non Metallici?

A sensore di prossimità capacitivo è un sensore senza contatto utilizzato nell'imballaggio flessibile. Può rilevare materiali non metallici, come vetro, carta o plastica. È in grado di rilevare qualsiasi materiale dielettrico fino a 2 m in qualsiasi direzione. L'unico limite è rappresentato dai materiali di imballaggio con una costante dielettrica pari o superiore a 2. Questo sensore è in grado di rilevare materiali dielettrici senza identificare metalli all'interno dei materiali d'imballaggio e può quindi evidenziare i materiali con costante superiore a 2.

Un sensore capacitivo di prossimità è dotato di due piccole piastre metalliche che formano un debole campo elettrico sulla parte anteriore del sensore. Quando non c'è nulla nelle vicinanze, il circuito interno del sensore mantiene il campo elettrico in uno stato stabile. Non appena materiali non metallici, come bottiglie di plastica, si avvicinano abbastanza da entrare nel campo elettrico, il circuito di stabilizzazione del campo elettrico viene modificato. L'elettronica del sensore rileva tale variazione, la blocca e la converte in un segnale che indica: "Sì, rilevo qualcosa". Questo invia un avviso a qualsiasi macchina a cui il sensore è collegato.

I sensori di prossimità capacitivi di Chengwei sono progettati per essere i migliori del settore. Vengono affrontati dettagli specifici, come la differenza nelle dimensioni delle piastre metalliche e la variazione della sensibilità del circuito, in modo che il sensore possa rilevare anche materiali non metallici sottili come la carta e quelli con costante dielettrica più bassa, come la schiuma. Rispetto ai sensori più economici disponibili sul mercato, che tendono a rilevare l'aria e perdere plastica leggera, quelli di Chengwei sono molto più avanzati. Chengwei si concentra sui materiali non metallici che è necessario rilevare, un aspetto cruciale nelle linee di produzione intense, poiché non ci sono falsi positivi.

Per chiarire, immagini di utilizzare un sensore di prossimità capacitivo Chengwei su una linea di riempimento che versa lo yogurt in bicchieri di plastica. Non c'è bisogno di spiegare questo processo con termini tecnici eccessivamente complessi; quindi, nel modo più semplice possibile, ecco il processo suddiviso in passaggi.

Innanzitutto, il sensore si attiva e il suo campo elettrico inizia a formarsi. La superficie del sensore è allineata in corrispondenza del passaggio dei bicchieri di plastica, mantenendosi a pochi millimetri di distanza, senza mai toccarli. A questo punto, il campo elettrico è focalizzato soltanto sull'aria circostante e la capacità del sensore rimane a "livello base". Questo è lo stato definito "assenza di target", come indicato nei manuali di Chengwei.

Successivamente, un bicchiere di plastica attraversa il campo elettrico. Rispetto all'aria, la plastica ha una costante dielettrica più elevata, pertanto il sensore "disturba" il campo. Immaginate uno stagno calmo e immobile, nel quale gettiate un sasso. In questo caso, il sensore rileva il cambiamento della capacità elettrica. Il bicchiere provoca un aumento della capacità del sensore, che registra quindi una variazione. I bicchieri leggeri in plastica non passeranno senza essere rilevati, poiché i sensori Chengwei sono progettati per individuare anche piccoli aumenti della capacità.

Ora, i meccanismi interni del circuito del sensore iniziano ad attivarsi. Ogni microsecondo, il sensore verifica il livello di capacità. Quando il livello di capacità aumenta, il sensore registra l'aumento e quindi attiva la comunicazione con il controllore della linea. Successivamente, il sensore invia un segnale elettrico alla macchina con il comando: "Ciao, qui c'è un bicchiere. È il momento di riempirlo di yogurt." Questo comando è impostato per attivarsi quando il bicchiere si trova nella macchina. L'utente del sensore Chengwei, progettato appositamente, ha il completo controllo del livello di capacità del sensore, in modo che non venga attivato da grandi oggetti non metallici ostruenti, come cartone spesso. È presente una manopola per regolare il livello di capacità, a seconda che si tratti di cartone spesso o vetro sottile.

Una volta completato il processo di riempimento, il bicchiere viene trasferito alla stazione successiva. Il sensore verifica la capacità e rileva lo spostamento del bicchiere, quindi immediatamente controlla nuovamente il livello di capacità con il comando di arrestare la macchina. Quando il livello di capacità scende al valore di base, alla macchina viene impartito l'ordine di attendere il bicchiere successivo. La velocità del sensore è ciò che impedisce agli impianti ad alta velocità di intasarsi.

I sensori Chengwei possono rilevare questi eventi in millisecondi, risultato notevole per una linea che produce 100 bicchieri di plastica ogni minuto.

Applicazioni pratiche per materiali non metallici.

I sensori di prossimità capacitivi sono tra i sensori non metallici più versatili, utilizzati ormai ben oltre i laboratori, nel mondo reale. Chengwei progetta sensori non metallici specificamente concepiti per soddisfare gli standard di sicurezza ed efficienza operativa nelle fabbriche di materiali non metallici, migliorando l'efficienza nella vita quotidiana.

Nelle linee di imballaggio, questi sensori sono estremamente preziosi. In una fabbrica di produzione di sacchetti di plastica, i sensori in linea scansionano il sistema di sigillatura per individuare il rotolo di film plastico e avvisano gli operatori prima che si esaurisca, garantendo la continuità del sigillaggio dei sacchetti. I sensori Chengwei e la tecnologia per l'imballaggio possono identificare anche rotoli di plastica moderni e traslucidi, anche se molto sottili. Nei magazzini, questi sensori vengono installati sulle linee di imballaggio dei cartoni. Ad esempio, i sensori in linea rilevano un container da spedizione posizionato sul nastro trasportatore e attivano automaticamente il sistema di chiusura.

Perché le industrie alimentari e delle bevande scelgono questo tipo di sensori? Si pensi, ad esempio, a una linea di imbottigliamento di succo di frutta. Ciascuno dei contenitori (sia esso in plastica o in vetro) è non metallico, e il sensore deve determinare se ogni bottiglia è posizionata sotto l'imboccatoio prima che il succo venga versato. I sensori Chengwei sono affidabili anche durante le operazioni di pulizia o quando i contenitori hanno etichette. Questi sensori resistono all'umidità e ai piccoli detriti, e non si attivano falsamente. Altre applicazioni includono il rilevamento dei tappi di plastica sui vasetti e la verifica che un vasetto sia chiuso prima di rimuovere il coperchio.

Chengwei si concentra anche sulla logistica e sulla movimentazione dei materiali. Ad esempio, i sensori di prossimità Chengwei vengono utilizzati per il rilevamento automatico delle capsule nei sistemi di trasporto a nastro nei magazzini. I sensori compensano i ritardi nel processo quando determinano automaticamente contenitori bloccati o non toccati, contribuendo a ridurre perdite di tempo. Ad esempio, quando viene inserito un imballaggio in schiuma all'interno dei contenitori per proteggere oggetti fragili durante il trasporto, i sensori verificano se è presente un contenitore sul nastro trasportatore, se l'imbottitura in schiuma è stata inserita nel contenitore e se il contenitore rimane sul nastro per troppo tempo.

La caratteristica migliore di questo sensore è la capacità di rilevare oggetti non metallici senza doverli toccare. Questo può essere particolarmente utile nei casi in cui il contatto potrebbe graffiare oggetti non metallici, come il vetro, o ostacolare il movimento. Chengwei ha progettato i propri sensori in modo da essere abbastanza compatti da poter essere montati in spazi ristretti, come al centro dei nastri trasportatori o accanto alle bocchette di riempimento, consentendo un'integrazione perfetta nell'installazione esistente.

Ottenere i Migliori Risultati con i Materiali Non Metallici

Per ottimizzare le prestazioni con materiali non metallici, ogni sensore capacitivo di prossimità richiede alcune regolazioni. Le seguenti raccomandazioni si concentrano sul rilevamento di materiali non metallici e sul miglioramento delle prestazioni fino ai limiti massimi di rilevamento indicati nella documentazione tecnica di Chengwei.

Innanzitutto, scegliere un sensore in base al tipo di materiale. I materiali non metallici esistono in diverse forme. Ad esempio, la plastica spessa e la carta sottile hanno costanti dielettriche differenti. I modelli di sensori Chengwei differiscono nel design a seconda delle diverse costanti dielettriche. Alcuni modelli sono progettati per dielettrici elevati come l'acqua e la plastica spessa, mentre altri, come pellicole sottili e schiume, sono adatti a dielettrici bassi. Se un sensore progettato per la plastica spessa viene utilizzato su carta sottile, il rilevamento probabilmente fallirà. Sul loro sito è disponibile una guida per aiutare a abbinare il modello del sensore al materiale. Per il rilevamento, sarà necessario conoscere la costante dielettrica del materiale, dopodiché si potrà scegliere il sensore più adatto.

Vediamo come impostare correttamente la distanza. "Portata di rilevamento" è il termine utilizzato per descrivere l'area in cui il sensore può identificare un oggetto non metallico. I sensori Chengwei hanno una portata compresa tra 1 mm e 20 mm, a seconda del modello specifico in uso. È importante non impostare la distanza troppo lontana (il sensore non rileverà nulla) né troppo vicina (l'oggetto potrebbe colpire il sensore). Una buona regola pratica è impostare la distanza al 70% della portata di rilevamento rispetto all'oggetto non metallico. Se la portata del sensore per la plastica è di 10 mm, impostatela a 7 mm. È possibile verificare questa distanza con un pezzo di materiale non metallico, osservando quanto ci si può avvicinare prima che il sensore si attivi, per poi arretrare leggermente e garantire una distanza di sicurezza.

Regolare la sensibilità può essere un'operazione delicata. Innanzitutto, il sensore di Chengwei può essere personalizzato: quando si cerca di rilevare un oggetto non metallico più piccolo, come un coperchio di plastica, è possibile aumentare la sensibilità per afferrare correttamente l'oggetto. Per oggetti più grandi, come una scatola di cartone, è preferibile ridurre la sensibilità per evitare che la scatola attivi il sistema a causa della polvere o di altre piccole particelle. Spesso gli utenti commettono l'errore di impostare la sensibilità troppo alta, causando falsi trigger. È sempre consigliabile effettuare test con il materiale che si intende utilizzare in pratica, e non con campioni. Infine, se sulla linea vengono lavorati materiali diversi, ad esempio componenti di plastica piccoli e grandi, è opportuno utilizzare sensori con sensibilità regolabile e rapidamente modificabile.

È necessario monitorare attentamente i fattori ambientali. Polvere, umidità e temperatura sono alcuni degli elementi che influiscono sui sensori.

I sensori Chengwei hanno un rating IP che dimostra la loro resistenza a polvere e acqua, ad esempio IP67; tuttavia, è necessario installarli lontano da getti diretti d'acqua per la pulizia o temperature estreme (superiori agli 80 °°C). Se si lavora in un ambiente polveroso, ad esempio in una cartiera, sarà necessario pulire la faccia anteriore del sensore ogni paio di giorni. Se la polvere si accumula, bloccherà il campo elettrico.

Eseguire controlli regolari. Dopo l'installazione, alcune cose possono comunque spostarsi, ad esempio il sensore potrebbe muoversi leggermente a causa delle vibrazioni. Una volta alla settimana, testarlo con un oggetto non metallico per assicurarsi che si attivi ogni volta che il materiale passa e che non ci siano attivazioni false quando non c'è nulla. Il team di supporto di Chengwei può aiutare nel caso si verifichino problemi. Una piccola manutenzione contribuisce notevolmente a mantenere il sensore efficiente per molti anni.