Капацитивни сензор: апарати и принцип на работа. Капацитивни сензори: апликација

Модерната индустрија и секојдневниот човечки активности на човекот, исто така, тоа е невозможно да се замисли без сите видови на електронски уреди. Тие ни помогне во секој поглед, а некои производни операции за извршување не успее без нив. На оние "помагачи", исто така треба да вклучува капацитивни сензори.

Т.н. конвертори направени од страна на параметарски тип. Мерење на волумен на таквите уреди се врши преку варијации на капацитетот при промена на некои важни параметри. Едноставно кажано, проценетата промена во капацитетот под влијание на некои надворешни фактори.

Принципот на работа на капацитивни сензор

Тоа е она што на капацитивни сензори. Принципот на работа тие не се толку тешко, но да се разбере тоа што треба да знаете нешто. Да започне со тоа ќе се сетиме на принципот на утврдување на капацитетот на кондензатор. Оваа акција е изразено со следнава формула:

C = εεₒS / δ.

Овој израз е познат на многу од текот на физиката училиште, но тоа нема да боли да се освежи вашата меморија и да се потсетиме, што значи дека секој од варијабли:

• S - површина на кондензатор плочи.
• Е - релативен пермеабилитет на диелектрични материјали кои се користат во кондензатор дизајн.
• εₒ - како во физиката за да се означи пермеабилитет на слободен простор.
• δ - така што можат да бидат назначени или дебелината на диелектрична плоча, или на растојанието помеѓу неколку слоеви на материјал.

Така, од горната формула дека капацитетот промени лесно. Доволно е некако дејствува на подрачјето на плочата на диелектрични материјали, на растојание помеѓу плочите или директно со пропустливост се користи во производството на материјалот. Соодветно на тоа, избор на одредена вредност зависи единствено од листата на задачи кои сценографите на уредот.

Така, можеме да дури и се направи капацитивни сензорот со вашите раце, како конструктивна гледна точка, тоа е - на вообичаените рамен или цилиндрични кондензатор, една плоча на која постојано се соочува со контролирано движење во просторот, што доведува до промена во кондензатор. Треба да се запомни дека горната формула важи само ако се целосно запоставување на работ ефекти. Ќе зборуваме повеќе за ова во последниот дел од овој член.

Треба да се знае дека таквите електронски апарати се користат многу за мерење на аголна и линеарна преместувања на предмети, пресметување на големината, применети работа, влажност, концентрацијата на активната супстанција и други карактеристики. Во однос на структурните аспекти на прашањето, а потоа рече бали се направени авион-паралелно, во цилиндрични куќишта со игла електроди, со поставата на диелектрични материјали, па дури и без него.

Еве како да работат капацитивни сензори. Принципот на работа на некои од нив треба да знаете во големи детали. Во оваа статија ние даде некои формули кои можат да бидат корисни за вас.

Формула за да се опише принципот на работа на одредени типови на сензори

сензор за нивото со можност за промена на плоштадот диелектрични плочи може да биде прилично лесно опишани со користење на следнава равенка:

C = εεₒaH / δ.

Од страна на "Х" во овој случај се однесува на должината на преклопување на електроди користи. Соодветно на тоа, "а" означува ширината на ознаки на кондензатор. Треба да се напомене дека таквите уреди се применуваат во различни области на индустријата, каде што се користи за прецизно мерење на аголна вредности. капацитет на Трансдуцерот во таков случај е пронајден од страна на следниот израз:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Со цел точно да се измери чувствителноста, треба да го користите малку поинаква формула:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Ајде да видиме што се подразбира под овие променливи кои се составен дел на овие равенки:

• r₁ - внатрешен радиус на кондензаторот плочи;
• r₂ - надворешниот радиус на истата плоча;
• φ - измерена во моментот (вистински) вредноста на аголот на преклопување;
• φₒ - почетната вредност на аголот на преклопуваат.

Конечно, ние се објасни на математички израз кој го опишува принципот на работа на капацитивни мерач со прилагодливи воздух јазот:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Очекувано, основно дозвола δₒ сфати, буквата X се иста количина на поместување на плочата. Обрни внимание! Од статички карактеристики не се строго линеарни, обично на сензорот од типот ниво кои се користат за мерење на многу мали поместувања, кои нема да ја надмине количината 0,1δₒ. Се разбира, овие уреди се многу барани во прецизноста инженеринг, каде што дури и мали грешки може да предизвика многу сериозни проблеми.

Каде што тие може да се користи?

Области на можната примена се многу различни. Така, во речиси сите индустрии можат да одговорат на работа, кои се контролирани од страна на овие уреди. Тие се користат за контрола на полнење на различни тенкови и нивната содржина може да биде течна, гасовита или честички (гас сензор).

Преваленцијата на индустриски и нормално човечко индустриската активност е повисока, посигурен и полесен за дизајн на такви уреди. Од комбинација на овие симптоми, тие се толку добро што тие може да се користи и при екстремно агресивни услови држи танкери со нафта.

Исто така, сензорот за капацитивни може да се користи како граница прекинувач на продавница за производство на подвижна линија или машина. Тоа е потребно и за повеќето точни позиционирање на различни механизми.

сензори

Но, сега во голема побарувачка близината сензори, кои се направени од иста принцип. Опсегот на нивната употреба е уште поголем. Ова се должи на уредите за денар трошоци кои можат да работат во речиси сите видови на индустрија. Сепак, постојат типични индустрија каде овој вид на опрема се најпопуларните:

• Контрола на транспарентен контејнери исполнети со течност направени од пластика или стакло.
• Слична функција се врши со нив во производството на прехранбени производи (вклучувајќи и деца), каде што на готовиот производ е спакувана во садови направени од транспарентен материјал. На истиот принцип врз основа и на работата на бала како Капацитивните сензор гориво.
• За следење на опасни средини, каде што е можно скршени ликвидација жица.
• Контрола слична места каде подвижна лента превозникот може да се оштети.
• Поединечно контрола на видот на производите произведени (конверзија на лименки, шишиња, пакување).

Не е изненадувачки, овие електронски уреди се најчести во различни прецизноста инженеринг, производство на електрична енергија и многу други индустрии на сензори.

inclinometers

Уреди кои станаа распространети само во релативно последниве години се мали капацитивни инклиномер обезбедување на пренос на електрични излезниот сигнал чија големина е директно пропорционален на сензорот за аголот користи.

Најчестите главните полиња на употребата на овие уреди: платформа усогласување на системот, определување на девијации и деформација на различни видови на греди техничка поддршка, како и прецизна контрола на патната, железничката отстапување песна во фаза на нивната изградба.

Покрај тоа, со користење на таквите уреди се утврди список на тешки камиони и други возила, лифтови и индустриски багери и да утврди степенот на аголна поместување за земјоделски и индустриски машини особено голем.

Многу важно капацитивни ниво сензори гориво во нафтената индустрија. Тие се користат дури и во супертанкерите кои пренесуваат огромен кои носат во едно патување десетици и стотици илјади тони на рафинирани нафтени производи. Овие уреди се многу ефикасни, дури и во многу богати формирање на кондензат и висок степен на производството на прашина област (исто гас сензор).

Тие се најде нивната употреба во мерните вредности на апсолутните и релативните нивоа на притисок, како и дебелината на диелектрични материјали, што е исклучително важно во речиси сите индустрии во кои се користат навистина моќни кондензатори.

Главните предности на капацитивни сензори

Треба да се напомене дека капацитивни сензорот има многу предности во споредба со слични уреди кои се формираат на некој начин различни принципи. Ајде да наведете ги главните предности на овие Кип:

• Во производството, тие се многу едноставни. Покрај тоа, повеќето едноставно и евтини материјали може да се користат во нивното производство. Дури и капацитивни сензори за ниво на гориво се користи во важни објекти нафтената индустрија имаат исклучително скромни димензии имаат најниско можно ниво на потрошувачка на електрична енергија. Со сите овие карактеристики, тие се разликуваат одлично ниво на чувствителност, кој е често недостижна за поскапи уреди.
• Во принцип, тоа може да биде капацитивни сензорот со вашите раце, при што како база на повеќе или помалку сигурни и висококвалитетни индустриски кондензатор.
• Контактите тие имаат (многу ретко се користи тековната колектор), што е исклучително корисна за работа во услови на голема прашина и влага.
• екстремно долг живот, единицата постојано успева да "повратат" нивната ниска цена. Соодветно на тоа, сензорот за капацитивни (цената на која е во опсег 1200-1700 рубли) е исклучително профитабилен стекнување.
• За движење на подвижниот дел на уредот е потребно да се направи изненадувачки малку напор.
• На уредот е многу лесно да се комбинираат со скоро сите категории на опрема што се користи само во индустриските активности.

негативните аспекти

За жал, секој капацитивни сензорот има одредени недостатоци, кои до одреден степен комплицира широката употреба на овој тип на опрема. Ние ги листа во повеќе детали:

• фактор на конверзија (т.е., пренос) е релативно ниска.
• Мали димензии и едноставноста на дизајнот придонесе за фактот дека номиниран доста високи барања за квалитет на скрининг уреди.
• Добар сензор капацитивни ниво (и други слични мерни инструменти) можат да работат ефективно само на фреквенција многу повисока од стандардната вредност од 50 Hz.

важни известувања

Меѓутоа, сите не е толку лошо. Многу производители бараат одлични екранировка карактеристики на сензори со правење мали промени во нивната структура. Што се однесува на фреквенција на употреба, во пракса тие покажуваат одлични резултати во широка индустриска вредност од 400 Hz.

Ние веќе разговаравме за лојалност кон основната формула само ако на неа работ ефект. Но, тоа е корисно да се знае дека тоа навистина може да има негативен ефект само во случај кога растојанието помеѓу диелектрични плочи да се спореди со сопствената големина. Покрај тоа, негативниот ефект може да се неутрализира во голема мера едноставно користење на телохранителите прстен. Во овој случај, на влијанието на граничните ефекти не може да се пренесе и надвор од се користи таблички.

Уште еднаш, ние се напомене дека истото сензори за притисок се карактеризираат со извонреден едноставност, кој ви овозможува да се создаде чудно стабилен, издржлив и ниска цена структура. Ако го изберат правото геометриски димензии се користи диелектрични се користи во производството на таков кондензатор материјали не може особено загрижен.

Така, правилно подигање на метален печат за производство на домување на сензорот, тоа е практично занемарливи дури и силна температурни промени кои може да резултираат со промена на капацитетот на уред и неговите несоодветни читања. Се разбира, тоа не значи оневозможување на потребата да се изврши темелно сензори изолирани притисок и други такви индикатори на агресивни фактори на животната средина. И покрај нивната едноставност, висока влажност и зголемено ниво на зрачење може негативно да влијае на сигурноста на уредот.

класификација на сензори

Се користат во индустриски процеси за нивното производство ќе ви овозможи да ги споделат сите типови на сензори произведени во две големи групи: odnoemkostnye и dvuhemkostnye. Вториот вид е поделена на диференцијал и poludifferentsialnye. Ајде да ги разгледаме подетално.

Odnoemkostny уред. Во овој случај капацитивни сензори коло крајно едноставна, бидејќи нивниот главен дел е најчестиот кондензатор со променлив кондензатор. За жал, дури и малку зголемена влажност и температура имаме за точноста на индикации многу материјални влијание. Поради ова, постојат различни сензори често се расипува. За да се отстранат големината на такви грешки, тоа е потребно да се користи диференцирани структура.

Dvuhemkostny сензор. Всушност, тоа е само како диференцирани структура. Тоа често е можно да се исполнат сензор капацитивни ниво е произведен од страна на таква шема. Овие уреди се испорачуваат од главните недостатоци на претходниот модел, но имаат свои слабости. Најзначајните недостаток е потребата да се користат две или три заштитени жици помеѓу самиот уред и на површината, бидејќи само на овој начин може да се потисне т.н. паразитски кондензатор.

Сепак, прилично софистициран шема на капацитивни сензори во овој случај тоа е лесно да се игнорира, бидејќи за возврат ќе добиете исклучително точни и чувствителни уред.

изградба на сензори Специфичност

Во многу случаи (од дизајн гледна точка на) создавање на такви уреди е проблематична. Ова е особено точно кога ќе сакате да се создаде сензор со променлива нивоа на капацитет. Сепак, искуството покажува дека многу од проблемите се решени речиси целосно точна калибрација и високи перформанси материјали кои се користат во производството. Најчесто овие тешкотии со кои се соочуваат производителите dvuhemkostnyh сензори.

Во принцип, специфичноста на овој тип на мерни уреди е дека тие може да се претстави како бездимензионални односот на две физички количества (контејнери), кои имаат прецизни физички израз и значење. Така што тие може безбедно да се "сонди врската." Предноста на овие уреди (нив огромен плус!) Е дека тие генерално не може да има во својот дизајн некои стандардни мерки кои се излади ја зголемува сигурноста во навистина екстремни ситуации и услови.

Карактеризација на линеарна енкодери

Сите не-електрични вредности, кои често се потребни за контрола во индустриска средина, тоа е крајно разновидна и повеќеслојна. Еден значаен дел од мерките кои се предмет на строги контроли, бидете аголна и линеарни движења дури и различни видови на површини во просторот. Ако користите кондензатор кој има апсолутно униформа електричното поле во празнината, тоа не е толку тешко да се направи електронски сензори два од следниве видови:

• Во која област од електродите е променлива.
• Оние кои имаат променлива јазот помеѓу електродите.

Тоа е лесно да се разбере дека првиот тип е најсоодветен за одредување на навистина голем движење, а со помош на вториот сорта може да се забележи дури и некои движењето на телото во просторот, чија вредност е еднаква на само неколку микрони!

Сензори за утврдување на аголна поместување

Во принцип, од страна на дизајнот и цел, тие речиси целосно идентични со претходниот контакт тип. Сличноста се манифестира во фактот дека сензорите се електроди на променлива област треба да се користи за поголеми димензии и со променлива растојанието помеѓу себе електроди - мал. Типично, ваквите уреди се направени мулти-пресек, со можност за промена на површина од кондензатор плочи.

За да се постигне ова, првата електрода фиксиран за подвижни оска на ротација кој го менува својата позиција во однос на втората област промена која му овозможува на преклопување на диелектрични плочи во кондензатор. Се разбира, кога го забележа промена во кондензатор.

наодите

Така зборувавме за основните карактеристики на ниво на инструментот, беше запозната со области на примена, за дизајн карактеристики, принципот на акција и можни технички решенија. Како што може да се разбере од статијата, распространетоста на капацитивни сензори и екстремно високи нивната популарност е базирана на многу атрактивна цена од такви уреди и долг век на траење, па дури и во многу тешки услови на животната средина.

Сето ова е можно благодарение на фактот дека, од конструктивен аспект, сите овие метри се само стандардни кондензатори, кои се карактеризираат со малку необичен начин на нивната примена. Сепак, може и да дознаете за себе, уште еднаш се гледа во математички формули кои широко ги рефлектираат принципите Кип работа.