触れない測定器の静電容量型変位センサ！聞いたことない人にも分かりやすくご説明します

最近では、様々な物を測る際にデータを電子化するということは普通のこととなってきています。
様々な物体の状況を調べそれを電子化するのがセンサです。
調べる物体の状況の種類によって、様々なセンサーが利用されるわけですが、位置の変化を調べるもののことを変位センサと呼びます。
この電気素子にも測定原理によりいくつかのタイプがあります。
静電容量型変位センサは、その中でも最も精度が高いものとして知られています。
測定原理としては、調べたいものとセンサとのあいだに形成されるコンデンサーの電気容量の変化から両者の間隔の変化を割り出すというものです。

触れない測定器の静電容量型変位センサ！聞いたことない人にも分かりやすくご説明します

最近では、様々な物を測る際に電子化されたデータの取得は最も一般的なこととなってきています。
そのような際に、物体の状況を調べ電気信号として出力するのがセンサです。
物体の状況の種類により、様々なセンサが利用されるわけですが、物体の位置変化を調べるものを変位センサと呼びます。
この電気素子にも測定原理によりいくつかのタイプがあります。
静電容量型変位センサは、その中でも最も精度が高いものとして知られています。
測定原理は、調べたいものと静電容量型変位センサを取り付けた測定器のプローブとのあいだに形成されるコンデンサーの電気容量の変化の計測から、物体とプローブとの間隔の変化を割り出すというものです。

静電容量型変位センサは測定物との間に隙間があるの？

これはそのとおりで、通常は極めて狭いものではありますが静電容量型変位センサと測定物の間には隙間があります。
言い換えれば静電容量型変位センサは非接触型です。
このセンサの原理ですが、金属板を2枚用意し、重ね合わせることなく両者を接近させたと仮定します。
この際、一方をプラスに帯電させると、もう一方にはマイナスの電荷が集まります。
プラスとマイナスはお互いに引き合いますから、ある一定レベルまでは帯電量を増やすことが可能です。
一方であまりにも大きくしようとすると、個々の金属面内ではプラスどうし、あるいはマイナスどうしが数多く存在することになってしまい、反発を起こして余分な電荷を外部に放出しようとします。
一定レベル以上には保持できません。
どれくらいであれば保持できるかというのは金属板の大きさとか種類にもよりますし、両者の距離にも左右されます。
近い方が多くを保持できます。
完全に密着してしまっては保持も何もあったものではなく、プラスとマイナスは互いに結合して電気的に中性になってしまい、センサの役目は果たせません。

静電容量型変位センサの原理は電気的変化

静電容量型変位センサはその中に含まれるセンサと測定対象物の間にある静電容量をキャッチし、その距離を算出する仕組みです。
測定対象物とセンサを電気的に接続して向き合わせることでその2つの間に静電容量が発生し、二者の距離を変動させればそれに伴い静電容量が変化します。
ちなみに空気の誘電率とセンサの電極面積に関しては変化せず、固定値となるため測定結果からは除外することができます。
この原理を利用して、静電容量を測定しているのが静電容量型変位センサという訳です。
距離とともに変動する、電気的な変化を基に測定していく仕組みとなります。
微細な電気的な変動を判断材料とするため、測定器と対象物とは電気的な繋がりが必要不可欠です。
そのためきちんと繋げていなかったり、適切な距離を保っていないと正しく測ることができません。
数値に誤差が増えたり毎回不安定になったり、ノイズが増える原因となるため導通を取ることが必須であることを肝に銘じておきましょう。

静電容量型変位センサに必要なものとは？

静電容量型変位センサは、電解を利用したセンサーであり、物体の有無を検索することができるのが特徴です。
電解を通じて静電気の変化をセンサーで探知するために、誘電体である水・油・ガラスや紙・プラスチックなどを検出できるのが特徴といえます。
対象物の対象や形状で感度がよくなるために、水や湿気の影響を受けないことが必要なものです。
静電容量型変位センサは、感度調整機能がついているために、非金属の容器外から内容物を検出することができるのです。
特徴は金属はもちろんのこと、色々なものを検出することが可能であり、検出する対象物が距離で感度が異なってくることです。
水に対する感度が高いため、水が周りにないように気を付けることは大事といえます。
他の超音波センサーや光電センサーよりは検出距離が短いので、そこは属性を考えながら使用していくことが必要となってきます。
他にも応答速度が遅いといった点もあるために、考慮が必要な項目といえそうです。

静電容量型変位センサのいろいろなタイプ

測量や金属製品の検査に欠かすことが出来ないもの、それは静電容量型変位センサです。
以前は赤外線装置を用いて検品・調査を実施していましたが、室温や外気温の影響を受けてしまうので正しい数値を導き出すことができませんでした。
2000年初頭には大手メーカーから現在の静電容量型変位センサが販売をされ、いまでは色んなシーンで大活躍をしているものです。
大きく分けて3つのタイプに分類をされますが、その種類の概要をここで見ていくことにします。
まず一般的なのがハンディタイプで、肩からショルダーにして使うものです。
次にスピードガンのような三脚が付いているもので、こちらはスコープを見ながら扱います。
生産工場で採用されているのが据え置き型で、ベルトコンベアーの上部に設置をして照射をするものです。
静電容量型変位センサは微弱なX線を使う装置なので、必ず放射線取扱技士の免許を有していないと使うことができない工業製品になっています。

切削工程で使われる静電容量型変位センサ

静電容量型変位センサは、表面の変位を面で捉え測定することができるものとなっていることから、様々な物質の切削工程で利用されることが多いものです。
表面を研磨などで切削する場合、その変化を確実に測定する事は難しく、またその部分が均一になっているかを知るためには様々な部分で確認を繰り返さなければなりません。
しかし現実的にムラがある場合などはその部分を特定することが難しく、実際の状態を正確に把握することが困難な場合も多いものです。
静電容量型変位センサは、複数の部分に対して静電気の状態を測定し、これを総合的に判断して結果を導く仕組みとなっています。
また同時にそれぞれのセンサの部分の変化を検出することができるため、万が一ムラが発生し均一な状態になっていない場合、これをいち早く知ることができるのが特徴です。
その他の方式の場合には、ピンポイントで結果を得る仕組みとなっていることが多いため、全体の異常が検出できないと言うことも多いのがデメリットです。

位置決めのための静電容量型変位センサ

地図を使用するシーンは非常に多いですが、この制作を担っているのが国土地理院です。
毎年新しい新刊として各社出版から発行をされていますが、昨今では担当者が実際に歩きながら測量をすることはなくなりました。
以前は土木事務所の協力を得て、実際に検地をしていたのですが1990年代後半からは静電容量型変位センサを用いて上空から測量をしています。
簡単に静電容量型変位センサの使い方を説明すると、まずは起点となる場所の位置決めを実施するのが基本です。
日本なら東京の日本橋を起点にしており、ここからの距離を見てマップを作っていきます。
静電容量型変位センサで位置決めが重要な理由、それは国土全体の数値を正確に表現をしないといけないからです。
あとは小型飛行機に搭乗をして上空から静電容量型変位センサを照射しながら全体図を描いていきます。
約半年間ほど全国で測量をして、さらに細かい位置情報を記入していけば完成となるものです。

厚みの変化がわかる静電容量型変位センサ

マンションや戸建て住宅の場合、10年周期で外壁の塗り替え工事を実施するのが基本です。
常に雨風にさらされている箇所であるため、劣化をしやすいのが特徴です。その施工前には状態検査をするものですが、その際は専門会社では静電容量型変位センサを用いて壁の厚みを調べています。
簡単に外壁における静電容量型変位センサの使い方を見ると、一種の工業用X線装置となっているのがポイントです。
厚みの状態を見る際にアルファ波を外側から放射をしますが、その跳ね返ってきた光を感知して計算をなされます。
静電容量型変位センサの場合、変位センサが受信機となるため必ず一直線になるように用いないといけません。
以前は超音波装置を用いるのが主流でしたが、この場合は熱の力を使うので外気温の影響で結果が変化するという側面がありました。
その点、静電容量型変位センサは万能な工業用マシンとなっており数ミリ単位の変化も見逃すことなく活用することが可能です。

加工精度がわかる静電容量型変位センサ

静電容量型変位センサはメカ式の圧力センサと半導体式タイプなどがあります。メカ式の静電容量型変位センサは精度が高い一方で、デバイスのサイズが大きいという特徴を持っています。
その問題を解消したのがシリコンタイプの静電容量型変位センサです。静電容量型変位センサは電気伝導体および絶縁体、距離などを測ることが出来ます。
お客さんのカスタム要求に応じたセンサとコントローラも搭載されているので加工精度もわかります。
このセンサを使う際にはコントロールが重要となりますが、商品によっては簡単なコントローラーがついているので使いやすいです。
3軸のケーブルを使用することにより、工場内部での使用を容易にしました。真空空間では使用できる機器が限られます。
空中粒子のない環境においても使用できるように、静電気の性能を高めているのが特徴です。
高価格帯のものは測定できる範囲が広がるので、特に工場での使用におすすめ出来るといえるでしょう。

圧延工程で使われる静電容量型変位センサ

静電容量型変位センサと呼ばれるものはありますが、この恋をすることにより商品企画をすることができます。
例えばフィルムの暑さなどを測る場合には、圧延工程で静電容量型変位センサが役に立つと言えるわけです。
では、全く狂いは無いのでしょうか。これに関しては様々な意見がありますが、最近の商品は0.01ミリ位まで正確に測定することができます。
そこまで正確に測定すれば、もはや目視で測定する事は難しいため、このような機械に頼らざるを得ない部分があると言えるでしょう。
そこまで正確に測定することができるとすれば、商品を大量に開発したとしてもセンサーに狂いはありません。結果的に、同じような商品を量産することができ、それに加えてエラーが少なくなります。
フィルムなどを使う工場ではこれは必須の前になりますが、フィルム以外での利用価値を十分にあるといえます。
これを利用することで、商品開発がさらに積極的になり質の高いものが出来上がる可能性が高くなります。