Capacitieve drukprofielsensor

Van een vertrouwde firma met een nieuwe naam

De firma Feteris Components heeft onlangs een nieuwe naam gekregen. De verkoop van het resterende eigendomsdeel van de zoon van de oprichter aan de Holding maakte dat de oude vertrouwde naam niet meer gehandhaafd kon worden. Nu heet het bedrijf Altheris, een combinatie van Feteris en Althen, het duitse zusterbedrijf. In Duitsland blijft de naam Althen gehandhaafd. De naamsverandering heeft verder niet veel invloed. Nog altijd werkt er hetzelfde team en ook het productenpallet is nog altijd hetzelfde. Binnen dit aanbod vallen o.a. de drukprofielsensoren van PPS, sensoren waar je behoorlijk enthousiast van wordt als je er even wat dieper in duikt.

Sensoren die druk kunnen meten, zijn er in vele soorten en maten. In bijna alle gevallen gaat het om sensoren die de totale druk (-kracht) op een bepaald oppervlak registreren en één waarde uitsturen (in dergelijke opnemers of transducers zit maar één sensorelement). Voor veel applicaties is dit voldoende. Neem bijvoorbeeld het meten van de druk van vloeistoffen of gassen. Het medium zorgt er voor dat de druk verdeeld wordt en dus overal hetzelfde is. Er is dus geen sprake van verschillen in de druk op diverse plekken. Er zijn echter een heleboel applicaties waarbij dit wel het geval is en het wenselijk is om een inzicht te krijgen in de drukverdeling. Een mooi voorbeeld hiervan is het bepalen van de krachtverdeling in het profiel van een autoband en het verkrijgen van een beeld over de vervorming van het rubber. In dat geval is het niet mogelijk om met een normale druksensor te meten. De sensor zal dan namelijk één waarde aangeven, een waarde die meer zegt over de massa van de auto. Om een goed beeld te krijgen, moet op elk contactpunt tussen weg en band de druk gemeten worden, een klus die vraagt om een druksensor met heel veel aparte sensorelementjes, de zogenaamde tactiele sensoren.

Capacitieve opnemer
Er zijn twee veelgebruikte methoden om tactiele druk te kunnen meten. De eerste werkt op basis van weerstandsverandering. Het welbekende rekstrookje is daarvan eveneens een voorbeeld, vanwege het meten van rekspanning, maar ook is het mogelijk om te werken met een element dat is opgebouwd uit een indrukbare massa waar zeer kleine koolstofdeeltjes door gemengd zijn. Wordt de massa ingedrukt, dan komen er meer koolstofdeeltjes tegen elkaar te liggen waardoor de weerstand van het element zal dalen. Deze daling is dan weer een maat voor de druk. Een tactiele druksensor op weerstandsbasis wordt meestal opgebouwd uit elektrisch geleidende banen op dunne polyester bladen die rijen en kolommen vormen nadat ze op elkaar zijn gelegd.
Een tweede soort werkt met een capacitieve opnemer. In figuur 1 is hiervan een simpele weergave getekend. Zoals te zien is, gaat het om een normale condensator met een vervormbaar diëlectricum. De waarde van de condensator is afhankelijk van de grootte van het oppervlak, de afstand tussen de platen en de diëlectrische constante van het materiaal tussen de platen. Wordt nu de afstand kleiner doordat de platen tegen elkaar aan gedrukt worden, dan zal de capaciteit toenemen, iets dat met de juiste elektronica natuurlijk prima te meten valt. Het spreekt voor zich dat voor het volgen van de drukkracht bij een capacitieve sensor een uitgebreider stuk elektronica noodzakelijk is. Weerstand kan immers veel gemakkelijker gemeten worden. Daar staat tegenover dat de capacitieve sensor vele voordelen heeft. Als eerste is het dynamisch bereik vele malen groter. Ook is het gemakkelijker om een sensor te maken die een nauwkeurig verloop heeft en een zeer goede lange termijn herhaalbaarheid. Bij de sensor op basis van een weerstandsverandering is dit veel lastiger, omdat er veel meer parameters met betrekking tot materiaaleigenschappen een rol spelen. Bij de capacitieve sensor is dit eigenlijk alleen de temperatuur. Door uitzetting zullen de grootte van het oppervlak en de plaatafstand kunnen veranderen.

Voor het complete artikel klikt u hier

Klik hier voor de applicatievoorbeelden en video’s op de site van PPS.

Altheris treft u aan op de beurs Elektrotechniek 2011, standnummer 10.A023.