静電容量型変位センサのことはよくわからない！いろいろな疑問をしっかり解決
変位センサには様々なタイプのものがあります。
利用する際に求められる状況によって使い分けます。
最も精度が良いものの１つとして、静電容量型変位センサがあります。
位置変化を静電容量の変化として捉えるものです。
このようなことを聞いてもよく分からず、このような測定法について、いろいろな疑問を持つ人がいるでしょう。
疑問を解決するためには、コンデンサーの静電容量がどのようにして決まるかを理解する必要があります。
静電容量型変位センサのことはよくわからない！いろいろな疑問をしっかり解決
物体の変位を計測する変位センサには、状況に応じて利用できる原理や測定精度により様々なタイプのものがあります。
そのようなことで、変位センサは利用の際に求められる状況によって使い分けます。
最も長距離測れるセンサーは、光の散乱や反射を利用したものです。
それとも逆に、ストロークが大変小さいものの最も精度が良く測ることのできるセンサーの１つとして、静電容量型変位センサがあります。
静電容量型変位センサでは、位置変化を静電容量の変化として捉えます。
このような測定法について、いろいろな疑問を持つ人がいるでしょう。
疑問を解決するためには、コンデンサーの静電容量が決まる原理を理解する必要があります。
静電容量型変位センサが向いている用途とは？
静電容量型変位センサとは測定器になりますが、静電容量型変位センサの用途も理解しておくと良いかもしれません。
通常このような機会は自宅では使う事はありませんが、自宅が工場の1部になっている場合にはこれを使うケースもあるかもしれません。
一般的にこれの使い方があるとすれば、フィルムなどを作っている工場になります。
フィルムを作っている場合、その厚みは非常に重要で、全てが均一でなければいけません。
バラバラになっていると商品としての使い勝手が悪いだけでなく、もはや価値がないものと考えられるでしょう。
このような時、静電容量型変位センサを利用することで、厚みを測定することができます。
もし問題なければそのままコンベアの上を通過しますが、他と厚みが違う場合にはエラーとして通過しない決まりになっています。
そのような商品は廃棄になりますので、市場に出回る事はまずありません。
このように、性格の商品を作るためにこのセンサーを用いるのが基本です。
静電容量型変位センサは曲面でも使える？
静電容量型変位センサは、曲面でも全く使えないことはありませんが、多くの場合は校正が必要となります。
静電容量型変位センサの原理は、主として金属でできた板が2枚接近して存在する場合に、一方をマイナスに帯電させてもう一方をプラスに帯電させた状態にできることを利用しています。
マイナスとプラスはお互いに引きあいますから、他から新たにエネルギーを加えなくても電荷が維持できるわけで、板どうしの距離が近ければ近いほど多くの電荷を保持できますし離れていればあまり多くは保持できません。
従って、この電荷の量を測定することで、板どうしの距離を知ることができるのがこの原理になります。
ここで、対象物が曲面であったとしましょう。
すると一部は接近していますが一部はセンサから離れて存在することになり、全体として保持できる量が変わってくることになります。
変化の程度を予め把握しておいて校正することでセンサとして利用することは可能ですが、そのままでは両者の距離は把握できません。
静電容量型変位センサが測れる厚さは？
静電容量型変位センサは、被計測物とセンサー間の距離や、被測定物自体の厚さや高さなどを計測する機器です。非接触のものであれば対象物の金属やシリコンに負荷や損傷を与えることなく、各種変位、形状、厚みの測定や位置検出が可能です。
静電容量型変位センサは、センサと測定対象物の間に電気を流し静電させ、間の静電容量を測り、距離を算出します。
センサと対象物が電気的にしっかり繋がってないと、ノイズが乗ったり、値が不安定になり誤差の原因となるため、正しく測定するには導通をとることが必要です。
１ミリメートルのおよそ１０００分の１を１マイクロメートルとし、平均して静電容量型変位センサが測定できる厚さは10マイクロメートル～200マイクロメートルで、人の髪の毛の太さほどの幅を測ることができます。
メーカーやセンサーのサイズにより、５０００マイクロメートルを測ることのできるセンサもあります。
必要に応じて機器を選択することが必要です。
静電容量型変位センサの形状には何があるの？
静電容量型変位センサは、対象物の表面とセンサ面に生じる静電容量の変位を測定する装置です。
非接触でありながら高精度な測定を可能にすることから製造ラインを始めとする様々な用途で使用されています。
静電容量型変位センサが測定できる形状は様々であり、金属やシリコン、カーボンなどに加えて半導体などのミクロン単位で加工された部品に対しても精密に計測できることから幅広い分野で活躍します。
また静電容量変位センサには、対象物までの距離によって形状が違っています。
円柱形が最も一般的になっており、大小のサイズの違いによって様々な測定環境に合わせられます。
厚みのないスクエア型は、小スペースや対象物に応じて利用されています。
その違いにより検知結果の制度が変わることはなく、精密な設置スペースや環境に合わせて利用できるための使用に違いと言えるでしょう。
静電容量変位センサは、高い精度により対象物を検知することで製品品質を確保すると同時に、測定環境に応じた様々なものが存在しています。
静電容量型変位センサのランニングコストは？
静電容量型変位センサのランニングコストは、その他の変位センサに比べ非常に見やすいものとなっているのがポイントです。その理由は大きな電力消費を発生する要因となる様々な信号の照射がないため、電力使用量が小さいことが大きな要因です。一般的に変位センサは様々な信号を対象に照射し、これを利用してその変化を知る仕組みとなっているものが多いものです。超音波式の場合には超音波を発生させる仕組みを駆動させることが必要となり、またレーザ式の場合にはレーザ光線を発生させる仕組みが必要となります。そのために必要なエネルギーは比較的膨大なものとなっており、これが利用時に電力消費を大きくする要因となっています。 静電容量型変位センサは能動的な測定方法となっており、既存の静電気を情報源としているため電力消費が非常に少ないのが特徴です。どのような場所でも簡単に利用することができ、さらにランニングコストが低く抑えられるものであることから、いろいろな場面で利用されているのが特徴となっています。
静電容量型変位センサの導入には何が必要？
静電容量型変位センサを導入するためにはいくつかの準備が必要となります。そのうちの1つ目は真空空間やクリーンルームの確保です。静電容量型変位センサは埃やノイズによって精度が落ちてしまうので、真空空間やクリーンルームを用意する必要があります。磁界などの影響が出ないようにすることも大切です。十分なスペースを確保することも重要です。静電容量型変位センサ自体は大きなものではありませんが、周囲に障害物などがあると正確な計測が行えません。それゆえにスペースを適切に用意することが大切です。温度環境はそこまで厳しくする必要はありません。静電容量型変位センサ自体を購入すれば、導入は完了となります。決して安いものではないので、リーズナブルな価格の機器が欲しいという需要も大きいかもしれません。しかし、このセンサは金額と性能がある程度比例します。そのため、確実に性能が高いと言えるものを取り入れることが重要となっています。
静電容量型変位センサを使用できる環境は？
"静電容量型変位センサは、非接触の状態で様々な物体の変動を正確に測定することができる優れたものとなっています。一般的に変位センサはその部分に発生する渦電流を利用したり、また中には空気の振動などを利用して測定を行うものも少なくありませんが、この場合には渦電流の外的な要因の変化や空気の流れなどにより、外乱を含んでしまうことが多いため、正確な測定を行うことができないと言う危険性があります静電容量型変位センサは静電容量の変化を利用するものであるため、このような外乱が発生しやすい場所でも正確の測定を行うことができると言うメリットを持っています。 静電容量型変位センサが使用できる環境はその特性から非常に広範囲に及ぶものとなっていますが、対象が平坦な面であることが条件であることに注意が必要です。局面を持っている部分の場合には、その間の静電容量が変化するため、正確な測定を行うことができないことに注意をすることが大切です。"
静電容量型変位センサを使うのに資格がいるの？
はじめにタイトルにあります「静電容量型変位センサ」について説明いたしますと、非接触で測定する対象物の変位を高精度に測定できる変位センサのことを意味します。簡単に申し上げますと、触らずに水位の変化や距離・位置などを測ることが可能なものです。製造分野ではフィルムの厚さや接着を調べたり、機械の内部に取り付けられた状態でパーツの移動距離やツールの機能を監視したりすることなどに利用されています。静電容量型変位センサの測定原理は一般的に、静電容量と平面距離で決まるため測定条件や場所・環境によって影響が出る可能性や、対象物が金属・シリコン・カーボンなどの半導体を含みますので難しい数式や聞きなれない用語がたくさん出てまいります。このような静電容量型変位センサを扱うために資格が必要であるのではないかと考えられますが、特に必要としていません。しかしながら、機器の原理や応用を知っておくべきです。国家資格である「技能士」に合格すると優れた能力だとすぐに分かりますし手当がつく企業もありますので、かなりの強みになります。
静電容量型変位センサを選ぶときの注意点は？
静電容量型変位センサを選ぶときの注意点ですが、まず商品ごとに特徴が違い近接スイッチタイプだと物体の透明度・光の反射状態など全く関係なく検出可能で、紙・ガラス・プラスチックなどの金属製でない容器内の物体も可能です。また、他にも動作距離・形状や大きさと取り付け寸法、使用温度範囲・電源と負荷・動作サイクル周波数も検討しないといけません。静電容量型変位センサは、用途が距離を検出するものなのかや、厚み高さなどの形状情報を取得することかを確認し、距離なら計測レンジにあった製品の中から被計測物の表面の傾きをどれくらいか想定して、その角度以上の計測が出来る製品を選びます。厚み測定なら検出レンジを見ます。それから、計測をどれくらいの精度でしたいかで分解能・精度、リニアリティのスペックを選びます。どれも精度へ影響が出るので一般的に精密に測れるほうが高額になります。本体の設置ができるかも重要で、取り付ける部分へスペースがないときには小型の変位センサーを選ぶ必要があります。
