Kapazitive Sensoren arbeiten auf Basis der Veränderung der Kapazität eines einzelnen Kondensators oder eines ganzen Kondensatorsystemes. Diese Änderung der Kapazität kann dabei auf verschiedene Arten erfolgen, die sich meist bereits durch den Verwendungszweck ergeben.

Grundprinzip

Fast alle kapazitiven Sensoren basieren auf dem Prinzip, dass zwei Platten einen elektrischen Kondensator bilden, von denen eine durch den zu messenden Effekt verschoben oder verformt wird. Dadurch ändert sich der Plattenabstand und damit die elektrisch messbare Kapazität. Auch die Änderung eines elektrisch leitenden Materials in der Umgebung fließt in die Kapazitätsänderung mit ein. Um auch kleine Veränderungen besser detektieren zu können ist die eigentliche Messelektrode häufig mit einer Schirmelektrode umgeben, die den inhomogenen Randbereich des elektrischen Felds von der Messelektrode abschirmt. Dadurch ergibt sich zwischen Messelektrode und üblicherweise geerdeter Gegenelektrode ein annähernd paralleles elektrisches Feld mit der bekannten Charakteristik eines idealen Plattenkondensators.

Anwendungen

- Kapazitiver Drucksensor
- Kapazitiver Abstandssensor
- Kapazitiver Näherungsschalter
- Kapazitiver Spaltsensor
- Kapazitiver Beschleunigungssensor
- Kapazitiver Wegsensor


Messverfahren
Zur Messung der extrem kleinen elektrischen Kapazität werden üblicherweise drei verschiedene Verfahren verwendet:

· Ladungsverstärker messen bei anliegender Gleichspannung die bei Kapazitätsänderungen verschobenen Elektronen und können daher ausschließlich schnelle oder kurzzeitige Änderungen erfassen (Spaltsensoren, Schwingungssensoren).
· Amplitudenmodulierte Systeme versorgen den Messkondensator mit hochfrequentem Wechselstrom (z.B. 20 kHz)und erfassen den resultierenden Blindstrom.
· Frequenzmodulierte Systeme schalten den Messkondensator mit einer Induktivität zu einem Schwingkreis zusammen, dessen Resonanzfrequenz gemessen werden kann - üblicherweise als Frequenzverschiebung bei dynamischen Vorgängen.


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