Цапацитиве Сензор: апарат и принцип рада. Капацитивни сензори: примена

Модерна индустрија, и свакодневне људске људске активности, такође, немогуће је замислити без свих врста електронских уређаја. Они нам помажу у сваком погледу, а неки производних операција за обављање не успе без њих. За оне "помагача" треба да садржи капацитивни сензор.

Такозвани претварача направио параметарској типа. Мерење запремине ових уређаја се врши кроз варијације капацитет приликом промене неких важних параметара. Једноставно речено, процењени промене у капацитету под утицајем неких спољашњих фактора.

Оперативни принцип Капацитивни сензор

То је оно што су капацитивни сензори. Принцип рада нису толико тешко, али да га разуме што треба да знате нешто. За почетак се подсетимо принцип одређивања капацитет кондензатора. Ова радња је изражено следећом формулом:

Ц = εεₒС / δ.

Овај израз је познато да многи од курса школа физике, али не би шкодило да освежите памћење и присећање, што значи свака од варијабли:

• С - површина кондензатора плоча.
• Е - релативна пермитивност диелектричног материјала који се користи у кондензатор дизајну.
• εₒ - као у физици да означи пермитивност слободног простора.
• δ - тако да се може одредити или дебљина диелектричног плоче, или удаљеност између неколико слојева материјала.

Тако, из горње формуле да капацитивност промени лако. Довољно некако делују на подручју плоче од диелектричног материјала, растојање између плоча или директно са пропусност користи у производњи материјала. Сходно томе, избор од посебне важности зависи искључиво на листи задатака који су дизајнери уређај су поставили.

Стога, можемо чак и да капацитивни сензор са рукама, као конструктивног тачке гледишта то је - уобичајеног равног или цилиндричног кондензатора, од којих је један тањир се стално доживљава контролисано кретање у простору, што доводи до промене капацитивности. Треба имати на уму да је горња формула важи само ако се потпуно занемарују ивичних ефеката. Причаћемо више о томе у последњем делу овог чланка.

Треба знати да су такви електронски апарати интензивно користи за мерење угаоне и линеарне расељавање објеката, израчунавање величине, примењене рад, влажност, концентрација активне супстанце и друге карактеристике. Што се тиче структурних аспеката питања, а онда рекао бале су се Планпаралелна у цилиндричног кућиштима са пинова електрода са поставом од диелектричног материјала, па чак и без ње.

Ево како да раде капацитивна сензора. Принцип рада неких од њих треба да знају у детаље. У овом чланку дајемо неке формуле које могу бити корисне за вас.

Формула описати принцип рада одређених врста сензора

сензор нивоа са могућим варијацијама трга диелектрички плоче може бити прилично лако описати помоћу следеће једначине:

Ц = εεₒаХ / δ.

Под "Кс" у овом случају односи се на дужину преклопа електрода користе. Сходно томе, "а" означава ширину плоча кондензатор. Треба напоменути да су такви уређаји нису примењени у различитим областима индустрије, где се користе за прецизно мерење угаоне вредности. капацитет претварача у том случају је пронађена следећег израза:

Ц = εεₒ (р₂- р₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Да би се прецизно мерење осетљивости, треба користити мало другачију формулу:

К = εεₒ (р₂- р₁) / 2δ.

Хајде да видимо шта се подразумева под тим варијабли које су део ових једначина:

• р₁ - унутрашњи полупречник кондензатора плоча;
• р₂ - спољни радијус истог тањира;
• φ - измерена у овом тренутку (стварне) вредности угла преклапања;
• φₒ - почетна вредност угла преклапања.

На крају, можемо објаснити математички израз који описује принцип оперативни на Капацитивни колосека са подесивим ваздушним јаз:

Ц = εεₒС / (δₒ-Кс).

Предвидљиво, примарни избија δₒ схватио, леттер Кс исти износ померања плоче. Обратите пажњу! Пошто статичке карактеристике нису стриктно линеарни, типично сензор типа ниво се користи за мерење веома малих померања, која неће премашити квантитет 0,1δₒ. Наравно, ови уређаји су врло тражени у прецизног инжењеринга, где чак и мале грешке могу да изазову прилично озбиљне проблеме.

Где се могу користити?

Области могуће примене су веома разноврсни. Тако, у готово свим индустрије могу да задовоље рад, који су под контролом ових уређаја. Они се користе за контролу пуњење различитих тенкова, а њихов садржај може бити течност, гасовитом или честица (сензора гаса).

Распрострањеност индустријске и нормалне људске активности индустрије већа је, поузданији и лакши за дизајн таквих уређаја. Из комбинације ових симптома, они су тако добри да се могу користити иу изузетно агресивним условима држи танкера.

Надаље, сензор капацитивни може користити као прекидач лимит за линију конвејера или машинско производне радњи. Неопходно је и за најтачније позиционирање различитих механизама.

сензори близине

Али сада у великим потражња сензоре, који су направљени од потпуно истом принципу. Распон њиховог коришћења је чак и шире. То је због пени трошкова уређаја који могу да раде у готово све врсте индустрије. Међутим, постоје типичне индустрије у којима је ова врста опреме су најпопуларнији:

• Контрола провидних посуда испуњених водом од пластике или стакла.
• Сличан функцију врши њих у производњи прехрамбених производа (укључујући дјецу), где је готов производ паковане у контејнере направљеним од провидних материјала. На истом принципу заснован и рад бале као Капацитивни сензор горива.
• За праћење опасних подручја, где је то могуће сломљене намотаја жице.
• Контролише сличне места где би се носач покретна трака бити оштећени.
• Индивидуално контролишу врсту производа произведених (конверзију конзерви, флаша, амбалажа).

Није изненађујуће, ови електронски уређаји су најчешћи у Прецисион Енгинееринг, електричне енергије и многе друге индустрије различите сензоре.

нагиба

Уређаји који су постали преовладава само у релативно последњих година су мале величине капацитивни инклинометар пружање пренос електричне излазни сигнал чија магнитуда је директно пропорционална сензор угла користи.

Најчешћи главни области коришћења ових уређаја: платформа система усклађивање, Одређивање угиба и деформације разних врста техничких носача, као и прецизну контролу пута, пруге одступања у фази њихове изградње.

Поред тога, коришћење таквих уређаја одредити ролну тешких камиона и других возила, лифтова и индустријских багере и утврди степен угаоне расељавања за пољопривредне и индустријске машине нарочито велике.

Врло важно капацитивни сензори ниво горива у нафтној индустрији. Они се користе чак иу супертанкери које носе у један пут десетине и стотине хиљада тона нафтних деривата. Ови уређаји су изузетно ефикасни у третирању и веома обилним формирању кондензата и високог степена производне прашине простора (иста сензора гаса).

Они налазе своју примену у вредности мерења апсолутних и релативних вредности притиска, као и дебљину диелектричног материјала, што је изузетно важно у скоро свим индустријама где се користе заиста моћна кондензатори.

Главне предности капацитивних сензора

Треба напоменути да је капацитивни сензор има много предности у поређењу са сличним уређајима који су формирани на нешто другачијим принципима. Хајде да наведе главне предности ових НДР:

• У производњи, они су веома једноставне. Поред тога, најједноставнији и јефтиних материјала може да се користи у њиховој производњи. Чак и сензори капацитивни ниво горива користе у нафтној индустрији битних објеката има изузетно скромна величина имају најнижи могући ниво потрошње електричне енергије. Са свим овим карактеристикама, они се разликују одличан ниво осетљивости, што је често недостижан за скупље уређаје.
• У принципу, то може бити капацитивни сензор са рукама, користећи као основи било више или мање поуздане и високо квалитетне индустријске кондензатор.
• Контакти које имају (врло ретко користи тренутну колектор), који је изузетно користан за рад у условима високе прашине и влаге.
• изузетно дуг век трајања, јединица у више наврата успева да "поврати" своју ниску цену. Сходно томе, сензор Капацитивни (од којих је цена у распону 1200-1700 рубаља) је изузетно профитабилна стицање.
• За кретање покретног дела уређаја је потребно да изненађујуће мало напора.
• Уређај је веома лако комбиновати са готово свим категоријама опреме која се користи само у индустријским активностима.

негативни аспекти

Нажалост, сваки капацитивни сензор има одређене недостатке, који у извесној мери компликују широку примену ове врсте опреме. лист смо их детаљније:

• Фактор конверзије (тј трансмиссион) је релативно низак.
• Мала величина и једноставност дизајна доприносе чињеници да је номинован прилично високе захтеве о квалитету скрининг уређаја.
• Гоод сенсор цапацитиве ниво (и други слични инструменти мерни) може ефикасно радити само при фреквенцији знатно виши од стандардне вредности 50 Хз.

važne напомене

Међутим, није све тако лоше. Многи произвођачи траже Одлична заштита карактеристике сензора тако што мање промене у својој структури. Што се тиче учесталости употребе, у пракси показују одличне резултате у широкој индустријској вредности од 400 Хз.

Већ смо говорили о лојалности основне формуле само ако игнорисање ефекат ивице. Али је корисно знати да је то заиста може имати негативан ефекат само у случају да је растојање између диелектричних плоча се може упоредити са сопственим величине. Осим тога, негативан ефекат може бити у великој мери неутралише једноставно помоћу страже прстен. У том случају, утицај ефеката границе не могу добро преносити изван користе таблице.

Још једном напомињемо да се исти сензора притиска одликује изузетном једноставношћу, која омогућава да креирате чудесно стабилан, издржљив и са ниским трошковима структуру. Ако изаберете праве геометријске димензије користе диелектрик се користи у производњи таквих кондензатор материјала не могу посебно забринут.

Тако, правилно покупи метални печат за производњу кућишта сензора, то је практично занемарљива ни јаке осцилације температуре која би могла довести до промене капацитет уређаја и његових неадекватних читања. Наравно, то не умањује потребу да се изврши темељну сензоре изоловани притиска и друге сличне показатеље агресивних фактора животне средине. Упркос својој једноставности, висока влажност и повишени нивои зрачења могу негативно утицати на поузданост уређаја.

класификација сензора

Користи се у индустријским процесима за њихову производњу омогућавају вам да делите све врсте сензора произведених у две велике групе: одноемкостние и двухемкостние. Ова друга врста је подељена на диференцијалне и полудифферентсиалние. Хајде да их узме у обзир више детаља.

Одноемкостни уређај. У овом случају Капацитивни сензор коло крајње једноставна, јер њихов главни део је најчешћи кондензатор са променљивим капацитет. Нажалост, чак и благо повећана влажност и температура има на тачност сфере врло опипљив утицај. Због тога, постоје разни сензори често квар. За неутрализацију обим таквих грешака, потребно је користити диференцирано структуру.

Двухемкостни сензор. Заправо, то је само таква диференцирано структура. Често је могуће да се сретне сензор Капацитивни ниво произведен од таквог плана. Ови уређаји се испоручују од главних недостатака претходног модела, али имају своје слабости. Најзначајнији недостатак је потреба да се користе два или три заштићене жице између самог уређаја и на површини, јер само на тај начин може потиснути тзв паразитски капацитет.

Међутим, прилично софистициран шема капацитивних сензора у овом случају то је лако игнорисати, јер заузврат добијате изузетно прецизну и осетљиву уређаја.

граде сензори Специфичност

У многим случајевима (са дизајна тачке гледишта) стварање таквих уређаја је проблематична. Ово је посебно тачно када желите да направите сензор са променљивим нивоима капацитета. Међутим, искуство показује да су решени многи проблеми готово потпуно тачни калибрација и високих перформанси материјала који се користе у производњи. Најчешће ове тешкоће са којима се суочавају произвођачи двухемкостних сензоре.

Уопштено, специфичност ове врсте мерних уређаја је да се оне могу представити као бездимензионог однос два физичка величина (контејнери) који имају прецизан физицки експресију и значење. Тако да се може безбедно зове "истражује однос." Предност ових уређаја (они огромни велики плус!) Је да они генерално не могу имати у свом дизајну неке стандардне мере да цоол повећава поузданост у заиста екстремним ситуацијама и условима.

Карактеризација линеарних енкодера

Све не-електрични вредности, које се често потребне за контролу у индустријском окружењу, изузетно је разноврсна и вишеструк. Значајан део мера које су предмет строгим контролама, да угаоне и линеарне покрете чак различите врсте површина у простору. Ако користите кондензатор који има апсолутно јединствену електричног поља у процепу, то није тако тешко направити електронских сензора два од следећих типова:

• У којој површина електрода је променљива.
• Они који имају променљиву јаз између електрода.

Лако је схватити да је први тип је најпогоднији за фиксирање заиста велики покрет, док користите други низ може се уочити чак и неки кретање тела у простору, чија вредност је једнака само неколико микрона!

Сензори за одређивање угаоног померања

У принципу, по дизајну и намени, они скоро потпуно идентичан претходном типу контакт. Сличност се огледа у чињеници да су сензори су електроде променљиве области треба да се користе за веће димензије и са променљивим размак између самих електрода - мале. Типично, такви уређаји су направљени више пресека, са могућношћу промене површину кондензатора плоча.

Да би се ово постигло, први електрода фиксиран покретну осовину у ротацији која мења своју позицију у односу на друге просторије променама које обезбеђује преклапање на диелектричних плоча у кондензатор. Наравно, када је забележио промену капацитивности.

налази

Тако смо разговарали основне карактеристике нивоу инструмента, сазнао својим областима примене, о карактеристикама дизајна, принцип деловања и могућих техничких решења. Као што се може схватити из чланка, преваленција капацитивних сензора и њихова изузетно висока популарност је заснована на веома атрактивној цени од таквих уређаја и дугог века трајања чак и под тешким условима животне средине.

Све ово је могуће захваљујући чињеници да, са конструктивном тачке гледишта, сви ови метара су само стандардне кондензатори, које карактерише донекле необичан начин њихове примене. Међутим, можете и сазнати за себе, опет гледа на математичким формулама које углавном одражавају начела кип рад.