Operating Distance as Central Characteristic

Un détecteur capacitif bascule à une certaine distance d'un matériau détecté. Cette distance est appelée « portée de détection ». La portée de détection est la caractéristique la plus importante d'un détecteur capacitif. La portée de détection dépend du diamètre de l'électrode du détecteur. Les dimensions et la composition du matériau de l'élément d'amortissement et la température ambiante sont des facteurs d'influence supplémentaires.

La norme EN 60947-5-2 définit la (les) portée(s) de détection pour tous les types de détecteurs autres que les modèles en forme de fente et annulaires. Par « portée de détection », on entend la « distance à laquelle un changement de signal à la sortie est causé par l'approche de la « cible standard » par rapport à la face de détection le long de l'axe de référence ».

Il existe deux façons d'actionner un détecteur :

• En utilisant une approche axiale
• En utilisant une approche radiale

Les portées de détection d'un détecteur capacitif sont basées sur un objet métallique d'une certaine taille mis à la terre. En comparaison, le changement de capacité est plus faible pour les matériaux non conducteurs ou les matériaux conducteurs non mis à la terre. L'objet doit donc être rapproché de l'électrode du détecteur pour actionner le commutateur. La portée de détection réelle dépend des facteurs suivants :

• Face de détection de l'électrode du détecteur
• Taille et état de mise à la terre de l'objet détecté
• Matériau (permittivité) de l'objet détecté
• Conditions d'installation du détecteur

Plus le nombre de permittivité du matériau respectif est faible dans des conditions d'installation géométriques comparables, plus la portée de détection s est réduite. Pour la plupart des détecteurs capacitifs, la sensibilité peut être réglée dans certaines limites à l'aide d'un potentiomètre au niveau du détecteur. La portée de détection par défaut réglée en usine peut donc toujours être adaptée au matériau de l'objet et à la situation d'installation du détecteur.

La cible standard est définie comme un « élément actionneur optimal » (~élément d'amortissement) pour le fonctionnement. Une réduction des dimensions ou une modification de la composition du matériau réduit la portée de détection.

La cible standard spécifie certaines caractéristiques du détecteur telles que la portée de détection ou la fréquence de commutation et rend les spécifications du détecteur comparables. Les spécifications du détecteur peuvent être utilisées si l'élément d'amortissement utilisé dans l'application réelle correspond au matériau et aux dimensions de la cible standard. Si l'élément d'amortissement réellement utilisé est plus grand, cela n'augmente généralement pas la portée de détection. Si l'élément d'amortissement utilisé est plus petit que la cible standard spécifiée dans la norme EN 60947-5-2 ou est constitué d'un matériau différent, cela réduit la portée de détection. En conséquence, la disposition du détecteur et de l'élément d'amortissement doit être réglée individuellement de manière à prendre en compte la portée de détection réduite.

Actuation by Axial Approach

For axial actuation of the sensor, the following operating distances are determined using a standard target.

La cible standard est carrée avec une épaisseur de 1 mm et est en acier de type FE 360 (ST37) avec une surface lisse.
La cible a l'une des longueurs de côté suivantes :

• 1 x diamètre du cercle intérieur de la face de détection
• 3 x s_n

La plus grande valeur (c'est-à-dire la plus grande zone) s'applique dans tous les cas.

Exemple 1

Capteur M18
Portée de détection 5 mm
3 x distance de fonctionnement = 15 mm < diamètre du détecteur

• L'élément d'amortissement doit donc être de 18 x 18 x 1 mm.

Exemple 2

Capteur M18
Portée de détection 8 mm
3 x distance de fonctionnement = 24 mm > diamètre du détecteur

• L'élément d'amortissement doit donc être de 24 x 24 x 1 mm.

Portée de détection (« Portée de détection nominale ») s_n

La portée de détection s_n, ou conformément à la norme EN 60947-2-5, la « portée de détection nominale », est une variable conventionnelle permettant de déterminer la portée de détection. Ce type de portée de détection ne prend pas en compte les tolérances de fabrication ou les changements causés par des influences externes telles que la tension et la température.

Portée de détection efficace s_r

La portée de détection efficace s_r est la portée de détection d'un seul détecteur, mesurée dans les conditions suivantes :

• Température ambiante de +23° ± 5 °C
• Tension dans la plage de tension de fonctionnement
• Dans les conditions d'installation spécifiées

0,9 s_n ≤ s_r ≤ 1,1 · s_n

Portée de détection utilisable s_u

La portée de détection utilisable s_u est la portée de détection d'un seul détecteur, mesurée dans les conditions suivantes :

• Plage de température ambiante entre -25 °C ... +70 °C
• Tension d'alimentation entre 85 % … 110 % de la tension de fonctionnement nominale

0,9 s_r ≤ s_u ≤ 1,1 · s_r

Portée de détection assurée s_a

La portée de détection assurée s_a est la distance par rapport à la face de détection, dans laquelle l'actionnement du détecteur est assuré dans des conditions définies :

0 < s_a ≤ 0,81 · s_n

Précision de répétition R

La précision de répétition R correspond à la variation de la portée de détection efficace s_r, mesurée dans les conditions suivantes :

• Période : 8 heures
• Température du boîtier : +23 °C ± 5 °C
• Humidité relative : n'importe laquelle
• Tension d'alimentation : U_e ± 5 % ; ou tension : n'importe laquelle ± 5 % dans la plage de tension de fonctionnement nominale

R ≤ 0,1 ·s_r

Course différentielle H

La course différentielle H est la distance entre les points de commutation (SP) lorsque la cible standard s'approche du détecteur et s'en éloigne à nouveau. La course différentielle est spécifiée par rapport à la portée de détection efficace sr. Cette distance est mesurée à une température ambiante de +23 °C ± 5 °C et à la tension de fonctionnement nominale.

H ≤ 0,2 · s_r

La course différentielle typique des détecteurs capacitifs Pepperl+Fuchs est comprise entre 5 % … 10 % de la portée de détection efficace s_r.

État « Arrêt en toute sécurité »

Un détecteur est désactivé en toute sécurité si la distance entre la cible standard et la face de détection est au moins trois fois la portée de détection s_n .

Actuation by Radial Approach

In addition to axial approach of the standard target, there is radial (lateral) approach. If the standard target is moved laterally into the area of the sensor sensing face, the result is a different operating distance (s) with a different switch point (SP) and correspondingly different hysteresis (H). This depends on the axial distance. This relationship is described by the response curve.

Le détecteur bascule à une distance axiale de 0 à une couverture d'environ 15 % de la face active. À 0,5 * portée de détection efficace (s_r), la surface du détecteur doit déjà être couverte d'environ 35 %. À une distance axiale de 0,8 * s_r, la couverture doit être de 50 %. À 1* s_r, le détecteur doit être complètement couvert pour pouvoir basculer.

Size and material in real applications usually deviate from the normative specifications for the standard target. In practice, of course, damping elements that have different dimensions and consist of different materials than the standard target are used. The two factors can be taken into account accordingly.

La taille diffère de la cible standard

Les détecteurs capacitifs sont souvent utilisés pour interroger les pièces de la machine. Ces pièces de machine ont rarement la même taille et la même forme que la cible standard à laquelle se réfèrent les données techniques d'un détecteur. La portée de détection dépend en particulier de la taille du métal utilisé pour amortir le détecteur. En général, la portée de détection n'augmente pas davantage si les objets sont plus grands que la cible standard. Cependant, si les objets deviennent plus petits que la cible standard, la portée de détection subit une diminution notable. Si la taille de l'objet interrogé est différente de la cible standard, nous vous recommandons de vérifier la portée de détection du détecteur sélectionné.

Variables déviantes possibles

La zone d'objet a * b est plus petite que la cible standard
► la plage de détection devient plus petite

La zone d'objet a * b est plus grande que la cible standard
► aucun effet

Matériau déviant de la cible standard

Facteur de réduction

Outre les dimensions, la composition matérielle de l'élément d'amortissement joue un rôle particulièrement important. Cela est décrit par le facteur de réduction. Le facteur de réduction indique le facteur selon lequel la portée de détection des détecteurs inductifs diffère de l'acier FE 360 (St37) en raison de différents matériaux.

Plus le facteur de réduction est faible, plus la portée de détection du matériau spécifique est faible. Comme ce facteur de réduction dans le détecteur de proximité capacitif dépend de facteurs tels que le boîtier et le matériau de blindage, il peut varier d'un type à l'autre. La valeur individuelle est cruciale pour chaque détecteur respectif.

Constantes matérielles et portées de détection

La portée de détection sn d'un détecteur capacitif est préréglée en usine à l'aide d'un objet métallique d'une certaine taille mis à la terre dans des conditions d'installation définies (encastré, non encastré). La portée de détection préréglée est réduite pour les objets avec des matériaux déviants qui doivent être détectés dans des conditions identiques.

Remarque : Si l'objet métallique n'est pas mis à la terre, la taille de l'objet métallique devient le facteur crucial qui détermine si le métal est détecté.

Le tableau suivant donne un aperçu des tailles des constantes diélectriques dépendantes du matériau et des facteurs de réduction prévus par rapport à la portée de détection nominale.