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静電容量式センサーは、電気容量の変化を利用して物体を検出する非接触式の近接センサーです。

産業界で広く使用されており、様々な材料の非接触検出に使用されている。金属物体にのみ反応する誘導型センサとは対照的に、静電容量式センサはプラスチック、液体、ガラス、木材など、金属物体と非金属物体の両方を検出することができます。

以下では、静電容量式センサーの機能と代表的なデザイン、応用分野と利点、考慮すべき課題をご紹介します：

静電容量式センサーの仕組み

静電容量式センサーは、電界を発生させる2つの電極で構成されています。物体が電界に入ると、電極間の静電容量が変化する。この変化はセンサーによって検出され、スイッチング信号に変換される。
静電容量式センサーは、導電性（金属）と非導電性（非金属）の両方の物質を検出できるため、多くの用途で汎用性があります。

代表的な設計

• 誘導型センサと同様に、静電容量式センサも円筒形（M12、M18など）で提供されることが多く、多くの標準的な用途で使いやすくなっています。
• コンパクトな設置が必要なアプリケーションには、平らな長方形のセンサもあります。
• 多くの静電容量式センサーは、それぞれのアプリケーションに応答性を適合させるために、調整可能な感度と集積回路を備えています。

静電容量式センサーの代表的な応用分野

1.レベル測定：
静電容量式センサーは、コンテナやタンクの充填レベルの監視によく使用されます。液体（水、油、化学薬品）やバルク材（穀物、粉体、顆粒）を容器の壁を通して検出することができます。

2.位置検出：
静電容量式センサも誘導型センサと同様に位置検出に使用されますが、金属だけでなく非金属物体（ガラス、紙、プラスチックなど）も検出できるという利点があります。

3.距離測定：
品質管理や生産工程など、物体とセンサー間の距離が重要なアプリケーションでは、静電容量式センサーを正確な距離測定に使用できます。

4.材料を通した物体の検出：
静電容量式センサーは、プラスチック、ガラス、紙などの非導電性材料を通して物体を検出することができます。このため、検出対象物がバリアの背後にあるアプリケーションに最適です。

5. 包装中の物体の監視
パッケージが正しく充填されているか、製品が存在するかを確認するために、パッケージング業界で使用されています。

様々な産業でのアプリケーション

• 食品・飲料業界では、液体やバルク商品の充填レベルを測定し、包装された製品を検出する。
• 静電容量式センサーは、製薬・化学産業において、容器やパイプ内の液体や化学物質を検出します。
• 加工工場における木材、紙、段ボールなどの材料の検出。
• 容器が正しく充填されていることを確認するための包装工程の監視。

静電容量式センサーの利点

• 静電容量式センサーは、金属材料と非金属材料の両方を検出できるため、誘導式センサーよりも汎用性が高い。
• 誘導センサーと同様に、静電容量式センサーは非接触であるため、機械的摩耗から保護されます。
• また、静電容量式センサーは、プラスチックやガラスの壁のような薄い非導電性材料を通して物体を検出することもできる。
• 静電容量式センサーは誘電体に敏感に反応するため、充填レベル検出のような特殊な用途に有利です。

課題

• 静電容量式センサーは、湿気やほこり、汚れに敏感である。
• プラスチックやガラスなどの非導電性材料では、導電性物体よりも検出範囲が著しく低くなる可能性があります。

静電容量式センサーは、異なる材料の非接触検出が必要な場合、特に非金属材料が含まれる場合に優れた選択肢となります。レベル測定、位置や距離のモニタリングなどの用途に最適で、多くの産業で不可欠です。

以下に、静電容量式センサを購入する際に最も重要な基準の概要を示します：

静電容量式センサを購入する際、センサが特定のアプリケーションに適しているかどうかを確認するために考慮すべき重要な要素がいくつかあります。

• 公称検出距離は、センサーが物体を検出できる距離を示します。非導電性材料（プラスチックやガラスなど）は、導電性材料（金属や水など）よりも検出距離が短くなります。典型的な範囲は1 mmから25 mmです。
• センサーのレンジが、検出対象物を確実に検出するのに十分であることを確認してください。対象物の材料特性を考慮してください。
• 金属や液体は検出範囲が広い。
• プラスチック、木、ガラス、紙は検出範囲が短くなります。
• 対象物が非導電性材料でできている場合は、より高い公称レンジのセンサーを選択し、確実な検出を実現します。
• システムの空間的条件に応じて設計を選択してください。サイズも検出範囲に影響することがあり、大きなセンサほど検出範囲が広いことがよくあります。
• 円筒形センサは、M12、M18、M30などの標準サイズで提供されることが多く、汎用的なアプリケーションに適しています。
• 立方体センサーは、狭い設置スペースや特殊な取り付け状況に適しています。
• 多くの静電容量式センサは、対象物や周囲条件に検出性能を適合させるために、感度を手動で調整するオプションを提供しています。
• 誘電率の異なるさまざまな材料を検出する必要があるアプリケーションでは、感度を調整できるセンサが有利です。
• 制御システムや機械制御の要求ロジックに応じてスイッチングタイプを選択します。
• ノーマルオープン（NO）：センサーは物体が検出されると信号を出します。
• ノーマルクローズ（NC）：センサーは物体が検出されないと信号を発します。
• スイッチ可能（NO/NC）：両方のオプションがあり、切り替え可能なセンサーもあります。
• センサーの電源電圧がシステムの電圧と一致していることを確認してください。
• DCセンサー（直流電圧）：一般的に10～30 V DCで、多くの産業用アプリケーションで使用されています。
• ACセンサー（交流電圧）：多くの場合、AC20～250 Vの範囲で動作します。
• 多電圧センサー：DCとACの両方をサポートするセンサーもある。
• 検出対象物の移動または通過速度を考慮してください。高速スイッチングが必要な場合は、センサーが必要な周波数をサポートしていることを確認してください。
• 静電容量式センサは、誘導式センサに比べてスイッチング周波数が低いため、動きの遅い物体や静止した物体の検出によく使用されます。それでも、多くのアプリケーションで確実に使用することができます。
• 静電容量式センサーは、その性能に影響を与える環境条件に反応する可能性があり、湿気やほこりが静電容量測定に影響を与えることがあります。
• 過酷な環境や厳しい条件下で使用する場合は、適切な保護機構（IP67やIP68など）を備えたセンサーを使用してください。
• IP67：埃の侵入や一時的な水への浸漬に対して保護されています。
• IP68：永久的な浸水に対する保護。
• 周囲の物体からの干渉を最小限に抑えるために、アプリケーションに適した取り付けタイプを選択してください。
• 静電容量式センサーは、フラッシュマウントまたは非フラッシュマウントが可能です。フラッシュマウントの場合、センサーは表面に完全に一体化され、フラッシュマウントでない場合、センサーはわずかに突出します。
• ほとんどの静電容量式センサーは、-25 °Cから+70 °Cの温度範囲で動作します。
• ケーブルが常時接続されたセンサーは、頻繁なメンテナンスやセンサー交換が不要なアプリケーションに適しています。
• コネクタ（M8またはM12）は、特にセンサを頻繁に交換または保守する必要がある場合に柔軟性を提供します。
• 最も安いセンサーを選ぶのではなく、アプリケーションの要件を満たしていることを確認してください。信頼性が高く耐久性のあるセンサーは、故障やメンテナンスが少ないため、長期的にコストを節約できます。
• 要求の厳しいアプリケーションでは、性能を最適化するために、これらの追加機能を備えたセンサーを選択します。
• センサーがガラスやプラスチックなどの非導電性材料を介して動作する必要がある場合は、センサーがこれに適していることを確認してください。
• 調整可能な検出：センサーによっては、検出範囲を微調整するためのポテンショメーターやデジタル設定が可能なものもあります。

静電容量式センサーを購入する際には、アプリケーションの特定の要件を考慮することが重要です。重要な要素は、検出範囲、検出対象材料、設計、環境影響、電源電圧と保護クラスです。適切に選択された静電容量式センサは、特に異なる材料を検出する必要があるアプリケーションにおいて、信頼性と耐久性のあるソリューションを保証します。

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