Sensori di spostamento capacitivi

Per misure senza-contatto di spostamento, distanza e posizione

Il sensore di spostamento capacitivo misura la distanza tra la sonda e un bersaglio conduttivo rilevando la variazione di capacità elettrica che intercorre tra i due, senza alcun contatto meccanico. È la tecnologia di riferimento quando servono risoluzione nanometrica e stabilità elevata in ambienti a temperatura controllata, dove la precisione della misura non ammette derive. La sua natura senza contatto elimina usura e forze parassite sul componente osservato, rendendola adatta a superfici delicate e a bersagli in movimento rapido. In laboratorio metrologico e in linea di produzione, questi sensori quantificano spostamenti, gap e planarità con una ripetibilità che pochi altri principi di misura raggiungono, offrendo un segnale lineare e immediato da integrare nei sistemi di controllo.

Come funziona la misura capacitiva


Il principio è quello del condensatore a piatti: la sonda e il bersaglio conduttivo si comportano come le due armature. Facendo scorrere nel sensore una corrente alternata a frequenza costante, l'ampiezza della tensione risulta proporzionale alla distanza dal bersaglio, con una relazione lineare che l'elettronica converte in un segnale di spostamento stabile. Perché la misura resti accurata, la costante dielettrica nel traferro deve restare costante, condizione tipica degli ambienti puliti a temperatura controllata, come spiegato nel principio di misura capacitivo. Tecniche a basso rumore, con schermatura del cavo, riducono le interferenze e garantiscono la massima stabilità del segnale. Su bersagli metallici questa misura capacitiva senza contatto esprime la sua accuratezza migliore.

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Tipologia

Dove si utilizzano

I sensori capacitivi di precisione si impiegano dove la tolleranza dimensionale è critica e l'ambiente è stabile. Nelle macchine utensili misurano allineamento ed errore di rotazione di mandrini e assi; negli stampi a iniezione quantificano il gap tra le superfici in chiusura. Nel controllo qualità automotive verificano lo spessore dei dischi freno e la planarità di componenti rettificati, mentre nelle calandre controllano il gap tra i rulli. In ambito semiconduttori seguono il posizionamento dei wafer, e nei grandi motori e generatori misurano il traferro. In laboratorio ottico e metrologico supportano l'allineamento di componenti e specchi. Rientrano nella misura di spostamento e distanza.


Criteri di selezione


La scelta parte dal range di misura e dalla risoluzione richiesta: quanto più stretto è il campo, tanto più fine è la risoluzione ottenibile. Il bersaglio deve essere conduttivo e di dimensione adeguata al diametro della sonda per garantire la linearità. Contano le condizioni ambientali, perché la costante dielettrica del traferro va mantenuta stabile, e la resistenza termica: esistono versioni con materiali non magnetici e stabili in temperatura per criogenia, alte temperature o campi magnetici intensi. Dove sporco e olio sono presenti sono spesso preferibili i sensori a correnti parassite; su lunghe distanze o materiali non conduttivi si valutano i sensori laser di precisione. Su questi parametri i trasduttori capacitivi si differenziano nettamente.

Scegli la soluzione con i nostri tecnici

Individuare la configurazione capacitiva corretta significa bilanciare range, risoluzione, geometria della sonda e vincoli ambientali della tua applicazione. I nostri ingegneri ti affiancano nella scelta del sensore più adatto alla misura di spostamento che devi realizzare, dalla verifica in laboratorio all'integrazione in linea, anche su ambienti severi come vuoto spinto, criogenia o alte temperature. Valutiamo insieme il tuo caso specifico: parla con i nostri ingegneri per una consulenza mirata.

FAQ

Un sensore di spostamento capacitivo è uno strumento che misura la distanza da un bersaglio conduttivo rilevando la variazione di capacità elettrica tra sonda e oggetto, senza contatto meccanico. Offre risoluzione fino al livello nanometrico ed è impiegato nelle verifiche dimensionali di precisione, in particolare in ambienti a temperatura controllata dove serve la massima stabilità di misura.

La misura capacitiva richiede un bersaglio elettricamente conduttivo, tipicamente metallico, di dimensione adeguata al diametro della sonda. Su questi materiali garantisce linearità e ripetibilità elevate. Per bersagli non conduttivi come plastiche o vetro esistono tecniche di misura specifiche, che i nostri tecnici possono indicare valutando la singola applicazione.

Il sensore capacitivo misura la variazione di capacità verso il bersaglio e offre risoluzione più fine su brevi distanze in ambiente pulito e stabile, ideale per la metrologia. Il sensore induttivo sfrutta le correnti parassite ed è più tollerante verso sporco, olio e ambienti industriali gravosi. La scelta dipende da precisione richiesta e condizioni operative.

Nell'allineamento di mandrini e assi CNC il sensore capacitivo consente di quantificare errori di rotazione e scostamenti nell'ordine dei nanometri senza toccare il componente, evitando usura e alterazioni della misura. La risposta rapida permette di rilevare anche variazioni dinamiche durante la rotazione, fornendo dati affidabili per la verifica geometrica della macchina.

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