vastinkapasitanssisensorit

Vastinkapasitanssisensorit ovat kapasitiivisten sensorien ryhmä, jossa mitattava suure vaihtuu kapasitanssin muutosten kautta. Termiä käytetään erityisesti kuvaamaan sensorointiratkaisuja, joissa kapasitanssia hyödynnetään joko mittausarvona tai sen kääntöarviona (esim. 1/C) paremman lineaarisuuden tai laajemman mittausalueen saavuttamiseksi. Näitä antureita sovelletaan sekä lähietäisyyden että muiden erilaisten mitta-alueiden havaitsemiseen sekä eristemateriaalien ominaisuuksien seurannassa.

Periaate perustuu kapasitanssin riippuvuuteen elektrodien geometriasta ja eristeiden ominaisuuksista: C = εA/d. Kun kohde liikkuu kohti elektrodia tai sen eristemateriaalin ominaisuudet muuttuvat, kapasitanssi muuttuu. Mittaus voidaan toteuttaa useilla tavoilla, kuten oskillaattoripohjaisilla piireillä, RC-aikaviitemittauksella tai pulssijärjestelmillä. Joissakin toteutuksissa mitataan kapasitanssin kääntöarvoa 1/C parantamaan mittausdynaamista aluettaan.

Rakennevaihtoehtoja ovat yksielektrodiset (self-capacitance) ja monielektroidiset (mutual-capacitance) sensorit. Antureita käytetään esimerkiksi kosketustunnistuksessa, kosteuden ja nesteen tason sekä eristemateriaalien ominaisuuksien mittauksessa sekä teollisissa proximiteetti- ja asentoanturiratkaisuissa. Suunnittelussa korostuvat elektrodien muotoilu, suojaukset, maadoitus ja kalibrointi.

Vastinkapasitanssisensorit tarjoavat kosketuksettomuuden ja pitkän käyttöiän sekä nopean vasteen, mutta niiden suorituskyky on herkkä ympäristön kosteudelle, lämpötilalle ja lisäjohtuvuudelle. Häiriöiden minimoimiseksi käytetään kalibrointia, eristystä ja suojakytkentöjä sekä algoritmista signaalinkäsittelyä.