Sensori di livello senza contatto

Negli ultimi anni, l’automazione industriale e l’integrazione di tecnologie IoT hanno stimolato una crescente domanda per sensori di livello capaci di monitorare in modo preciso e affidabile sia liquidi che materiali solidi. Una delle soluzioni più innovative in questo campo è rappresentata dai sensori di livello capacitivi senza contatto, che utilizzano le proprietà elettriche dei materiali per misurare il livello all’interno di un contenitore. 

Questo articolo esplorerà le caratteristiche dei sensori di livello capacitivi, evidenziando i vantaggi, le applicazioni pratiche e i settori in cui possono fare la differenza, specialmente nelle macchine automatiche per la preparazione e distribuzione degli alimenti, dei prodotti chimici e tantissime applicazioni IoT professionali.

Principio di funzionamento e caratteristiche chiave dei sensori di livello capacitivi

I sensori di livello capacitivi funzionano sfruttando il principio della variazione della capacità elettrica, una proprietà dei condensatori. Quando un materiale si avvicina al sensore, l’accumulo di carica nel sensore cambia, generando un segnale misurabile. 

In pratica, il sensore di livello capacitivo crea un campo elettromagnetico che rileva la presenza o l’assenza del materiale all’interno di un contenitore, consentendo una misura accurata del livello del materiale contenuto. 

La nostra gamma di sensori di livello capacitivi si rivolge agli OEM (Original Equipment Manufacturer) e si presentano come dei circuiti stampati, dotati di microcontrollore e bus di comunicazione digitale I2C, che possono essere applicati direttamente a bordo o in prossimità di un serbatoio. Questo favorisce la massima semplicità di integrazione e versatilità di utilizzo, come vedremo nei paragrafi successivi.

Vantaggi dei sensori di livello capacitivi

I sensori di livello capacitivi senza contatto offrono numerosi vantaggi rispetto a tradizionali sensori di livello a contatto:

1. compatibilità chimica: la possibilità di misurare il livello di liquidi senza entrare in contatto diretto con essi rende i sensori di livello capacitivi particolarmente adatti al monitoraggio di sostanze chimiche aggressive. Poiché il sensore non deve essere immerso nel fluido, è protetto dalla corrosione e dalle interazioni chimiche che potrebbero comprometterne la durata;
2. igiene: l’assenza di contatto diretto con il contenuto del serbatoio è un vantaggio cruciale per le applicazioni in ambito alimentare, farmaceutico ed elettromedicale, dove l’igiene è essenziale. In queste applicazioni, i sensori di livello capacitivi eliminano ogni contatto con il prodotto e quindi facilitano la pulizia e la sicurezza;
3. versatilità di utilizzo: grazie alla tecnologia senza contatto, i sensori di livello capacitivi possono essere utilizzati con contenitori di diverse geometrie e materiali, incluse le plastiche speciali ESD. La possibilità di installare i sensori esternamente consente anche una rimozione facile e veloce dei serbatoi, rendendo questa tecnologia perfetta per applicazioni modulari e sistemi mobili;
4. facilità di integrazione: i sensori di livello capacitivi hanno ingombri molto contenuti e trovano una facile collocazione a bordo dei serbatoi e in altre aree interne alle apparecchiature. È importante mantenere alcuni millimetri di distanza da materiali ferrosi e che possano interferire con la misura, ma ogni aspetto tecnico progettuale può essere valutato con il nostro staff di specialisti;
5. durata e affidabilità: la mancanza di parti mobili e l’assenza di contatto fisico con i materiali da misurare evitano l’usura del sensore di livello capacitivo e ne prolungano la vita operativa. Anche la manutenzione dei serbatoi e la sostituzione del sensore risultano più semplici ed economiche. In ambienti industriali esigenti, questa caratteristica può portare a un risparmio notevole e semplificazione delle assistenze tecniche.

Misurazione di solidi: l’applicazione ideale dei sensori di livello capacitivi

Uno degli ambiti in cui sensori di livello capacitivi dimostrano appieno le loro potenzialità è la misurazione di materiali solidi, come polveri e grani, in contenitori di materiale plastico. Si tratta di una esigenza comune a numerosi macchinari automatici professionali ed industriali che devono dispensare o raccogliere polveri e granulati, conoscendo il livello in modo puntuale e preciso. 

Le macchine automatiche per la preparazione degli alimenti sono tra gli esempi più comuni in cui è fondamentale garantire un controllo di livello preciso, sia per rendere ripetibili le ricette che per monitorare i consumi e gestire in modo efficace i riempimenti.

A differenza di altre tecnologie di misura, i sensori di livello capacitivi sono in grado di rilevare anche materiali con caratteristiche fisiche variabili, come la granulometria e la densità delle polveri, che spesso creano difficoltà di misurazione. Poiché il sensore non entra in contatto diretto con la polvere, è possibile evitare problemi di intasamento, un fenomeno comune nei sistemi di misurazione a contatto diretto. 

Infine, i sensori di livello capacitivi si dimostrano di facile integrazione laddove gli spazi sono limitati e risultano economicamente convenienti rispetto ad altre soluzioni.

Caratteristiche tecniche dei sensori di livello capacitivi

Un sensore di livello capacitivo vanta alcune caratteristiche tecniche fondamentali che ne permettono l’utilizzo efficace in varie applicazioni industriali:

1. sensibilità e precisione: l’accuratezza di misura tipica del livello con sensori di livello capacitivi è di 1mm, ma le numerose variabili legate alla “macchina ospite”, le caratteristiche del suo serbatoio e del suo contenuto possono avere una influenza sulle performance di misura. Il nostro staff tecnico potrà aiutarti nella valutazione approfondita, con suggerimenti di impiego ed eventuali personalizzazioni;
2. range di misurazione: i nostri sensori di livello capacitivi sono disponibili in due range di misura standard: 25mm e 100mm. Queste taglie coprono una vasta gamma di applicazioni, ma è possibile valutare una personalizzazione del range di misura fino a 300 mm in base alle necessità della macchina ospite;
3. bus digitale I2C: il sensore di livello capacitivo è dotato di bus digitale I2C, questo consente una comunicazione diretta con il microcontrollore e semplifica il circuito elettronico rispetto ad altre tecnologie, come le celle di carico o i sensori ad ultrasuoni. Inoltre, il bus digitale I2C offre maggiore sicurezza del dato e il riconoscimento di eventuali anomalie di funzionamento.

Idee per applicazioni pratiche dei sensori di livello capacitivi

I sensori di livello capacitivi trovano applicazioni in numerosi settori, in cui le loro caratteristiche specifiche risolvono problemi tecnici complessi e finora totalmente limitanti.

Macchine full-automatic per la preparazione di alimenti

Come accennato, le macchine completamente automatiche per la preparazione di alimenti possono richiedere un monitoraggio costante e preciso dei livelli dei vari ingredienti. È il caso delle macchine per la preparazione di bevande calde, come il cappuccino, in cui è utile misurare il livello di prodotti in polvere e grani, nonché l’acqua. 

I sensori di livello capacitivi senza contatto risolvono problematiche tipiche di questi contesti, come l’adesione di polveri alle superfici, gli spazi ridotti e la necessità di rimuovere con facilità i serbatoi.

Applicazioni IoT e Controllo Remoto

Nell’ambito dell’Internet of Things (IoT), i sensori capacitivi senza contatto stanno trovando largo impiego in applicazioni di monitoraggio remoto. Integrati con dispositivi di trasmissione wireless, questi sensori possono essere utilizzati per monitorare i livelli di liquidi o materiali in sistemi isolati o difficili da raggiungere, come piccoli serbatoi di olio o recupero delle polveri. I dati raccolti possono essere inviati in tempo reale a piattaforme di monitoraggio centralizzate, consentendo segnalazioni automatiche per attivare servizi di manutenzione e pulizia efficaci ed efficienti al tempo stesso.

Vendita automatica e prodotti sfusi

La vendita di prodotti sfusi richiede il monitoraggio del livello di prodotti per gestire in modo efficace il riempimento o intercettare anomalie, come l’occlusione dei sistemi di erogazione. Anche in questo contesto i sensori di livello capacitivi possono essere abbinati a sistemi di comunicazione wireless per gestire efficacemente e a basso costo le attività di riempimento e manutenzione.

Sfide e prospettive future per i sensori di livello capacitivi

I sensori di livello capacitivi sviluppati da EBE sono protagonisti di una continua evoluzione per superare alcune sfide ed espandere ulteriormente le proprie applicazioni. In alcuni casi, i sensori capacitivi possono aiutare a distinguere tra materiali diversi per determinare con immediatezza se un serbatoio è stato riempito con il prodotto sbagliato, per esempio un liquido diverso da quello atteso. Inoltre, esistono già versioni capaci di misurare il livello di prodotti molto densi, come creme e grassi, che possono trovare impiego nelle macchine di dosaggio automatico nel settore industriale e alimentare.

In futuro, è probabile che questi sensori giocheranno un ruolo cruciale nel miglioramento della qualità ed efficienza in molti settori industriali. Grazie alla loro affidabilità e versatilità, i sensori capacitivi rappresentano già una delle soluzioni più promettenti per una vasta gamma di applicazioni IoT e per l’automazione.

I sensori di livello capacitivi senza contatto stanno rivoluzionando il modo in cui monitoriamo e gestiamo i livelli di liquidi e materiali solidi nei serbatoi. Dalla produzione alimentare alle applicazioni IoT, passando per il settore biomedicale e agricolo, questi sensori offrono una combinazione unica di compatibilità chimica, durata, igiene e flessibilità.