Como um sensor capacitivo detecta materiais não metálicos?

O que é um Sensor Capacitivo de Proximidade e Como Ele Pode Funcionar com Não Metais?

A sensor de proximidade capacitivo é um sensor sem contato utilizado em embalagens flexíveis. Ele pode detectar materiais não metálicos, como vidro, papel ou plástico. É capaz de detectar qualquer material dielétrico até 2 m em qualquer direção. A única limitação são materiais de embalagem com constante dielétrica igual ou superior a 2. Este sensor é capaz de detectar materiais dielétricos sem identificar nenhum metal nos materiais de embalagem e, portanto, pode destacar materiais acima da constante 2.

Um Sensor Capacitivo de Proximidade possui duas pequenas placas metálicas que formam um campo elétrico fraco na frente do sensor. Quando nada está próximo, o circuito interno do sensor mantém o campo elétrico em um estado constante. Assim que materiais não metálicos, como garrafas plásticas, se aproximam o suficiente para entrar no campo elétrico, a circuitaria de estabilização do campo elétrico é alterada. A eletrônica do sensor detecta essa mudança, fixa-se nela e converte-a em um sinal que indica: "Sim, detectei algo". Isso envia um alerta para qualquer máquina à qual o sensor esteja conectado.

Os Sensores de Proximidade Capacitivos da Chengwei foram projetados para serem os melhores do setor. São considerados detalhes pequenos, como a diferença no tamanho das placas metálicas e a alteração na sensibilidade do circuito, para que o sensor consiga detectar até materiais não metálicos finos, como papel, e aqueles com constantes dielétricas mais baixas, como espuma. Em comparação com sensores mais baratos disponíveis no mercado, que costumam detectar o ar e deixar passar plásticos leves, os sensores da Chengwei são muito mais avançados. A Chengwei foca nos materiais não metálicos que você precisa detectar, o que é crucial em linhas de produção movimentadas, pois elimina falsos positivos.

Para esclarecer, imagine que você está trabalhando com um Sensor de Proximidade Capacitivo da Chengwei em uma linha de envase que despeja iogurte em copos plásticos. Não há necessidade de explicar esse processo com termos de engenharia excessivamente complicados; portanto, da forma mais simples possível, aqui está o processo em etapas.

Primeiro, o sensor é ativado e seu campo elétrico começa a se formar. A superfície do sensor está alinhada onde os copos plásticos passam, mantendo-se a poucos milímetros de distância, sem nunca tocar. Neste momento, o campo elétrico está focado apenas no ar ao redor, e a capacitância do sensor permanece em "nível base". Este é o chamado "estado sem alvo", conforme denominado nos manuais da Chengwei.

Em seguida, um copo plástico atravessa o campo elétrico. Em comparação com o ar, o plástico possui uma constante dielétrica mais alta, fazendo com que o sensor "perturbe" o campo. Pense em um lago, calmo e parado, e você joga uma pedra. O sensor, neste caso, detecta a mudança na capacitância. O copo causaria um aumento na capacitância do sensor, que registraria essa alteração. Copos plásticos leves não passarão sem serem detectados, porque os sensores da Chengwei são projetados para identificar pequenos aumentos na capacitância.

Agora, os mecanismos internos do circuito do sensor começam a se ativar. A cada microssegundo, o sensor verifica o nível de capacitância. Quando o nível de capacitância aumenta, o sensor registra o aumento e, em seguida, ativa o sensor para se comunicar com o controlador da linha. Então, o sensor envia um sinal elétrico para a máquina com o comando: "Oi, um copo está aqui. Está na hora de encher com iogurte." Este comando é configurado para ser ativado quando o copo estiver na máquina. O usuário do sensor da Chengwei, projetado, tem controle total sobre o nível de capacitância do sensor, de modo que ele não é acionado por objetos bloqueadores não metálicos grandes, como papelão grosso. Há um botão para ajustar o nível de capacitância, seja para papelão grosso ou vidro fino.

Uma vez concluído o processo de enchimento, o copo é transferido para a próxima estação. O sensor verifica a capacitância e detecta que o copo se moveu, então imediatamente checa novamente o nível de capacitância com o comando de parar a máquina. Quando o nível de capacitância cai até o valor de referência, a máquina recebe a instrução de aguardar o próximo copo. A velocidade do sensor é o motivo pelo qual as linhas de alta velocidade não ficam congestionadas.

Os sensores da Chengwei conseguem detectar isso em milissegundos, o que é bastante impressionante para uma linha que produz 100 copos plásticos por minuto.

Aplicações Práticas para Não Metálicos.

Sensores capacitivos de proximidade estão entre os sensores não metálicos mais versáteis, expandindo-se amplamente além dos laboratórios e chegando ao mundo real. A Chengwei projeta sensores não metálicos especificamente desenvolvidos para atender aos padrões de segurança e eficiência operacional em fábricas não metálicas, melhorando a eficiência no dia a dia.

Em linhas de embalagem, esses sensores são incrivelmente valiosos. Em uma fábrica de produção de sacos plásticos, sensores inline escaneiam o sistema de vedação para o rolo de filme plástico e alertam os operadores antes que ele se esgote, garantindo a continuidade na selagem dos sacos. Os sensores da Chengwei e a tecnologia de embalagem conseguem identificar até mesmo rolos finos, modernos e translúcidos. Em armazéns, esses sensores são instalados em linhas de embalagem de caixas de papelão. Por exemplo, sensores inline detectam um contêiner de expedição colocado na esteira transportadora e acionam o sistema automático de vedação.

Por que as indústrias de alimentos e bebidas escolhem esse tipo de sensor? Pense em uma linha de engarrafamento de suco, por exemplo. Cada um dos recipientes (seja de plástico ou de vidro) é não metálico, e o sensor precisa determinar se cada garrafa está posicionada sob o enchimento antes que o suco comece a fluir. Os sensores Chengwei são confiáveis mesmo durante a limpeza ou quando os recipientes possuem rótulos. Seus sensores suportam umidade e pequenos detritos, e não acionam falsos disparos. Outras aplicações incluem a detecção de tampas plásticas em potes e garantir que um pote esteja tampado antes da remoção da tampa.

A Chengwei também se concentra em logística e movimentação de materiais. Por exemplo, as cápsulas de proximidade Chengwei são usadas para detecção automática de cápsulas em sistemas de esteiras transportadoras em armazéns. Os sensores ajustam atrasos no processo ao determinar automaticamente recipientes presos ou não tocados, ajudando a evitar perda de tempo. Por exemplo, quando é colocado espuma de proteção dentro dos recipientes para proteger itens frágeis durante o transporte, os sensores verificam se há um recipiente na esteira, se a espuma de embalagem foi inserida no recipiente e se o recipiente permaneceu na esteira por muito tempo.

O melhor nesse sensor é que ele consegue detectar objetos não metálicos sem precisar tocá-los. Isso pode ser particularmente útil em casos onde o contato poderia riscar objetos não metálicos, como vidro, ou obstruir o movimento. A Chengwei projetou seus sensores para serem compactos o suficiente para serem instalados em espaços apertados, como no centro de esteiras transportadoras ou ao lado de bicos de enchimento, permitindo uma integração perfeita na configuração existente.

Obtendo os Melhores Resultados com Materiais Não Metálicos

Para otimizar o desempenho com materiais não metálicos, cada sensor capacitivo de proximidade requer alguns ajustes. As recomendações a seguir concentram-se na detecção de não metais e na melhoria do desempenho até os limites máximos de detecção fornecidos na documentação técnica da Chengwei.

Primeiro, escolha um sensor de acordo com o tipo de material. Os materiais não metálicos existem em várias formas. Por exemplo, plástico espesso e papel fino possuem constantes dielétricas diferentes. Os modelos de sensores da Chengwei diferem em design para diversos dielétricos. Alguns modelos são projetados para dielétricos altos, como água e plástico espesso, enquanto outros, como filme fino e espuma, são para dielétricos baixos. Se um sensor projetado para plástico espesso for usado em papel fino, a detecção provavelmente falhará. Eles possuem um guia no site para ajudá-lo a associar um modelo de sensor ao material. Para detecção, você precisará da constante dielétrica do material e, então, poderá escolher o sensor adequado.

Vamos descobrir como ajustar a distância corretamente. "Alcance de detecção" é o termo usado para descrever a área onde o sensor pode identificar um objeto não metálico. Os sensores da Chengwei têm um alcance de 1 mm a 20 mm, dependendo do modelo específico que você está utilizando. É importante garantir que o alcance não seja definido muito longe (o sensor não detectará nada) nem muito perto (o objeto poderá atingir o sensor). Uma boa regra geral é definir a distância em 70% do alcance de detecção até o objeto não metálico. Se o alcance do sensor para plástico for de 10 mm, configure-o para 7 mm. Você pode testar isso com um pedaço do material não metálico para verificar até que ponto pode se aproximar antes que o sensor seja ativado, e depois afastá-lo um pouco para garantir uma distância segura.

Ajustar a sensibilidade pode ser uma tarefa complicada. Para começar, o sensor da Chengwei pode ser personalizado. Ao tentar detectar um objeto não metálico menor, como uma tampa de plástico, a sensibilidade pode ser aumentada para garantir a detecção do objeto. Para objetos maiores, como uma caixa de papelão, é melhor reduzir a sensibilidade para evitar que a caixa dispare o sistema devido à poeira ou outras partículas pequenas. Os usuários frequentemente cometem o erro de definir a sensibilidade muito alta, o que por sua vez causará disparos falsos. Sempre teste com o material que pretende utilizar na prática, e não com uma amostra. Por fim, se a linha estiver processando materiais diferentes, por exemplo peças plásticas pequenas e grandes, utilize sensores com sensibilidade ajustável e rapidamente alterável.

Os fatores ambientais precisam ser monitorados de perto. Poeira, umidade e temperatura são alguns dos fatores que afetam os sensores.

Os sensores da Chengwei possuem classificação IP que comprovam ser à prova de poeira e água, por exemplo IP67, no entanto, você ainda precisa garantir que sejam instalados longe de jatos diretos de água de limpeza ou temperaturas extremas (superiores a 80 °C). Se você estiver trabalhando em um ambiente empoeirado, por exemplo uma fábrica de papel, será necessário limpar a face frontal do sensor a cada poucos dias. Se a poeira se acumular, ela bloqueará o campo elétrico.

Faça verificações regulares. Após a configuração, as coisas ainda podem mudar, como o sensor se movimentar um pouco devido à vibração. Uma vez por semana, teste-o com seu objeto não metálico para garantir que ele dispare sempre que o material passar e que não haja disparos falsos quando não houver nada. A equipe de suporte da Chengwei pode ajudar caso você esteja tendo problemas. Uma pequena manutenção é essencial para manter o sensor funcionando bem por anos.