Sensor kapasitif telah dikenal lama dan digunakan pada perangkat elektronika untuk mendeteksi benda benda non logam. Jenis sensor ini termasuk ke dalam komponen deteksi jarak pendek untuk mengindera material yang ada didekatnya.
Sistem deteksi benda yang dilakukan oleh sensor ini adalah melalui efek medan listrik yang ditimbulkan oleh benda yangdi deteksi. Cara kerja ini mirip dengan sistem radar, hanya saja dalam jarak yang lebih pendek.
Jenis sensor kapasitif memiliki bentuk yang lebih sederhana dengan biaya pembuatan yang murah. karena itu banyak dipakai di berbagai proyek dan desain perangkat elektronika komersil.
Pengertian sensor kapasitif
Sensor kapasitif adalah jenis sensor posisi yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan benda benda non logam, seperti cairan dan material padat lainnya tanpa perlu kontak fisik.
Untuk mendeteksi keberadaan obyek di dekatnya, sensor ini akan mengeluarkan medan listrik melalui ujung sensor. Jika terdapat material di dekatnya, maka medan listrik ini akan terganggu dan sensor akan membaca bahwa di dekatnya terdapat obyek atau benda.
Jenis bahan yang dapat dideteksi oleh sensor kapasitif adalah : kayu, plastik, kaca, karet dan cairan seperti minyak atau cat.
Cara kerja
Sensor kapasitif bekerja seperti layaknya sebuah kapasitor biasa yang kita kenal sebagai komponen pasif elektronika. Pada ujung permukaan sensor terdapat pelat logam yang terhubung secara dielektrika dengan oscilator pembangkit medan listrik.
Sementara itu obyek atau benda target akan bertingdak sebagai pelat logam lainnya. Sensor ini tidak seperti jensi sensor induktif yang menghasilkan medan elektromagnetik, namun sensor jenis kapasitif menghasilkan gelombang medan listrik saat beroperasi.
Untuk memahami cara kerja sensor kapasitif, perhatikan gambar diagram sensor ini sebagai berikut :
Di dalam komponen sesnor terdapat oscilator yang menghasilkan medan medan magnet dan terhubung dengan pelat logam yang ada di bagian depan sensor. Di permukaan sensor terdapat isolasi yang digunakan sebagai media isolasi dielektrika.
Ketika di area jangkauan sensor terdapat benda, maka kapasitansi oscilator akan berubah. Perubahan ini akan dibaca oleh sirkuit di dalam sensor sebagai obyek yang terdeteksi oleh sensor.
Amplitudo sinyal medan listrik yang dihasilkan oleh oscilator akan bertambah seiring dengan semakin dekatnya benda terhadap permukaan sensor. Demikian sebaliknya, jika obyek yang terdeteksi menjauh, maka amplitudo sinyal oscilator pun akan semakin berkurang.
Kemampuan jangkauan sensor ini dalam mendeteksi keberadaan benda didekatnya cukup pendek, hanya sekitar 1 hingga 2 inch saja.
Jenis jenis sensor kapasitif
Sensor jenis kapasitif yang tersedia di pasran terdiri dari banyak jenis. Umumnya digunakan pada berbagai mesin industri untuk membantu mendeteksi benda benda non logam.
Berikut ini adalah contoh beberapa jenis sensor kapasitif :
Jenis miniatur
Sensor jenis ini berbentu kotak seperti wafer atau silinder yang ditempatkan pada suatu perangkat yang sederhana. Digunakan pada mesin industri untuk memantau proses operasi mesin dan mendeteksi material tertentu.
Selain itu juga digunakan pada perangkat penghintung material, terutama untuk bahan jensi bukan logam.
Pada beberapa desain, sensoor ini dilengkapi dengan modul penguat eksternal. Sehingga sensitivitas sensor lebih baik.
Bentuk silinder
Bentuk sensor ini lebih besar jika dibandngkan dengan jenis miniatur. Basanya dilengkapi dengan pengaturan untuk menentukan diameter housing sensor.
Digunakan untuk mendeteksi jarak bebas suatu obyek dengan material di sekelilingnya.
Jenis temperatur tinggi
Jenis sensor dengan temperature tinggi dirancang menggunakan kepala sensor yang tahan terhadap suhu yang ekstrem. Sensor ini dapat beroperasi melalui kontak langsung dan tidak langsung.
Umumnya dipakai untuk mendeteksi level cairan tertentu yang memiliki suhu tinggi.
Jenis analog
Sensor kapasitif jenis analog mempunyai cara kerja seperti sensor biasa, meskipun mamiliki kegunaan dan cara penggunaan yang berbeda.
Sesnor ini dapat digunakan untuk menentukan ketebalan suatu material, perbedaan konsentrasi obyek dan untuk memilih bahan.
Karakteristik sensor
Sensor tipe kapasitif memilikli sifat dan karakteristik sebagai berikut :
- Bisa mendeteksi obyek yang kecil dan ringan
- Mempunyai tingkat respon peralihan yang cepat
- Bisa mendeteksi cairan di semua material non logam
- Memiliki daya tahan yang cukup baik
- Memiliki jarak jangakauan yang lebih baik dibanding jenis sensor lain
- Memberikan kombinasi linearitas yang baik
- Konstruksi bentuk yang sederhana dan ringkas
- Bisa disesuaikan untuk mendeteksi berbagai bahan
- Harga relatif lebih murah
- Mempunyai sensitivitas tinggi
- Bisa digunakan untuk mengukur kelembaban, tekanan dan kekuatan tanah
- Respon frekuensi yang baik
Contoh penggunaan
- Moodul rangkaian pendeteksi material non logam
- Memantau perubahan posisi obyek
- Perangkat untuk mengukur posisi, tekanna dan percepatan gerak benda
- Digunakan pada perangkat teknologi layar sentuh, seperti handphone, tablet dan perangkat teknologi tinggi lainnya
- Sebagai tombol mekanis
