Kapacitivni senzor: aparati in princip delovanja. Kapacitivni senzorji: uporaba

Sodobna industrija, in vsakdanje človeške človeške dejavnosti, tudi ni mogoče zamisliti brez vseh vrst elektronskih naprav. Pomagajo nam v vseh pogledih, in nekaj proizvodnih postopkih za izvedbo ne bo uspelo brez njih. Za tiste "pomočnikov", bi morala vključevati tudi kapacitivni senzor.

Tako imenovani pretvornikov, ki jih vrsto parametrov. Merjenje volumna teh napravah se izvaja skozi variacije kapacitivnosti pri menjavi nekaterih pomembnih parametrov. Preprosto povedano, predvideno spremembo v kapacitivnosti pod vplivom nekaterih zunanjih dejavnikov.

Operacijski načelo kapacitivnega senzorja

To je tisto, kar je kapacitivni senzorji. Princip delovanja niso tako težko, ampak, da ga razumem, morate vedeti nekaj. Za začetek se spomnimo načela določanje kapacitivnosti kondenzatorja. Ta ukrep je izražena z naslednjo formulo:

C = εεₒS / δ.

Ta izraz je znano, da mnogi od šolske fizike seveda, vendar ne bi bolelo, da osvežite spomin in priklic, kar pomeni, da je vsak od spremenljivk:

• S - površina ploščah kondenzatorja.
• E - relativna dielektričnost dielektričnega materiala, ki se uporablja v oblikovanju kondenzatorja.
• εₒ - tako kot v fiziki za označevanje dielektričnost praznega prostora.
• δ - tako da moremo določiti ali debelina dielektrika plošče ali razdalja med več plasti materiala.

Tako je iz zgornje formule, da je kapacitivnost spremenila enostavno. Dovolj je nekako deluje na območju plošče iz dielektričnega materiala, razdalja med ploščama ali neposredno z prepustnosti uporablja pri izdelavi materiala. Zato je izbor posebno vrednost je odvisna izključno na seznam nalog, ki so oblikovalci naprava nastavljena.

Tako smo lahko celo kapacitivni senzor z rokami, kot konstruktivnega vidika je to - običajno ravno ali valjasti kondenzator, od katerih je ena plošča je nenehno doživlja nadzorovano gibanje v prostoru, kar vodi v spremembo kapacitivnosti. Treba je opozoriti, da je zgornja enačba velja samo, če se popolnoma zanemarjajo rob učinke. Bomo več o tem govoriti v zadnjem delu tega članka.

Treba je znano, da so te elektronske naprave v veliki meri uporabljajo za merjenje kotov in linearne premike predmetov izračunavanju, uporabljeno delo, vlažnosti koncentracijo aktivne snovi in druge lastnosti. Glede na strukturne vidike vprašanja, potem omenjeni bale so na ravnino, vzporedno, pri valjastih ohišja z zatičem elektrodami, z oblogo dielektričnega materiala, in tudi brez njega.

Tukaj je, kako deluje kapacitivni senzorji. Princip delovanja nekaterih od njih treba vedeti, zelo podrobno. V tem članku smo dali nekaj formul, ki so lahko koristni za vas.

Formula za opis načela delovanja nekaterih vrst senzorjev

Senzor nivoja z morebitno spremembo trga dielektrične plošče je lahko dokaj enostavno opisano z enačbo:

C = εεₒaH / δ.

Z "X" v tem primeru pomeni dolžino prekrivanja elektrod, ki se uporabljajo. V skladu s tem je "a" označuje širino plošče kondenzatorja. Opozoriti je treba, da so bile te naprave uporabljajo na različnih področjih industrije, kjer se uporabljajo za natančno merjenje kotnih vrednosti. Zmogljivost pretvornika v takem primeru se je dalo z naslednjo enačbo:

C = εεₒ (r₂- Rl) / 2δ * (φₒ-φ).

Da bi natančno izmerili občutljivost, bi morali uporabiti nekoliko drugačno formulo:

K = εεₒ (r₂- Rl) / 2δ.

Poglejmo, kaj je mišljeno s temi spremenljivkami, ki so del te enačbe:

• Rı - notranji polmer kondenzatorja plošč;
• Rz - zunanji polmer iste plošče;
• φ - merjeno pri trenutka (dejanski) vrednosti prekrivanja kota;
• φₒ - začetna vrednost prekrivanja kota.

Na koncu smo razložiti matematični izraz, ki opisuje načela delovanja kapacitivnega merilnika z nastavljivo zračno režo:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Po pričakovanjih primarni razdalja δₒ razume, črka X sta enaka količina premikom plošče. Bodite pozorni! Ker statične karakteristike niso strogo linearna, običajno senzor nivoja vrste uporabljajo za merjenje zelo majhnih premikov, ki ne presegajo količino 0,1δₒ. Seveda so te naprave zelo zahteval v precizno tehniko, kjer lahko tudi manjše napake povzroči zelo resne težave.

Kje lahko se jih uporablja?

Področja možne uporabe so zelo raznoliki. Tako je v skoraj vse industrije more izpolniti operacijo, ki so pod nadzorom te naprave. Uporabljajo se za nadzor zapolnjevanja različnih rezervoarjev in njihovo vsebino lahko kot kapljevina, plin ali delcev (tipalo plinov).

Razširjenost industrijske in normalne človeške industrijske dejavnosti je višje, bolj zanesljiv in lažje oblikovati take naprave. S kombinacijo teh simptomov, so tako dobri, da jih je mogoče uporabljati tudi v zelo agresivnih pogojih ima tankerjev.

Poleg tega lahko tipalo kapacitivni se uporablja kot mejno stikalo na transportni liniji ali strojni proizvodni shop. To je potrebno, in za najbolj natančno pozicioniranje različnih mehanizmov.

senzorji bližine

Toda zdaj v veliko povpraševanje senzorjem bližine, ki so izdelani iz popolnoma enako načelo. Razpon njihove uporabe je še širše. To je posledica naprav stroškov peni, ki lahko delajo v skoraj vse vrste industrije. Vendar pa so značilne za industrijo, kjer se ta vrsta opreme najbolj priljubljenih:

• Nadzor nad tekočino napolnjeni prozorne posode iz umetne snovi ali stekla.
• Podobna funkcija se izvede z njih v proizvodnji živil (vključno z otroki), kadar je končni izdelek pakirane v vsebnikih iz prozornega materiala. Na istem principu, ki temelji in delo balo kot kapacitivnega senzorja goriva.
• Za spremljanje nevarnih območjih, kjer je to mogoče razdeljene navijanje žice.
• Podoben nadzor mest, kjer bi se prevoznik tekoči trak poškodovanih.
• Posamično nadzor vrsto proizvedenih (pretvorbo pločevink, steklenic, pakiranje).

Ni presenetljivo, da te elektronske naprave so najbolj pogosti v precizni inženiring, proizvodnjo električne energije in številne druge industrije različnih senzorjev.

inclinometers

Naprave, ki so postali razširjena le v relativno zadnjih letih so mala kapacitivni naklona zagotavljanje prenosa električni izhodni signal, katerega obseg je neposredno sorazmerna s senzorja kota, ki se uporablja.

Najpogostejši pomembno področje uporabe teh naprav: sistem platformo za poravnavo, Določitev deformacijo in deformacije različnih vrst tehničnih nosilcev za podporo, kot tudi natančna kontrola ceste, deviacija železniške tire na stopnji njihove izdelave.

Poleg tega je z uporabo te naprave določi zvitek težkih tovornjakov in drugih vozil, dvigal in industrijskih bagri in ugotoviti stopnjo kotnega odmika za kmetijske in industrijske stroje posebej velike.

Zelo pomembno kapacitivni nivo goriva senzorji v naftni industriji. Uporabljajo se tudi v supertankerji, ki nosijo v eno potovanje deset in sto tisoč ton naftnih proizvodov. Te naprave so zelo učinkoviti tudi v zelo bogato nastanka kondenza in visoko stopnjo proizvodnje prahu zemljišč (enako senzorja plina).

Ugotovijo, njihovo uporabo v merilnih vrednosti v absolutnih in relativnih ravni tlaka kot tudi debelino dielektrični material, ki je izredno pomembna v skoraj vseh panogah, kjer se uporabljajo resnično močne kondenzatorji.

Glavne prednosti kapacitivnih senzorjev

Opozoriti je treba, da ima kapacitivni senzor številne prednosti v primerjavi s podobnimi napravami, ki so oblikovane na nekoliko različnih načelih. Naštejmo glavne prednosti teh Kip:

• V predelovalnih dejavnostih so zelo preprosta. Poleg tega lahko najbolj preproste in poceni materiali, ki se uporabljajo v svoji proizvodnji. Tudi senzorji Kapacitivni količina goriva, ki se uporabljajo v pomembnih objektov naftne industrije imajo zelo skromna velikost imajo najnižjo možno raven porabe električne energije. Z vsemi temi lastnostmi, se razlikujejo odlično stopnjo občutljivosti, ki je pogosto nedosegljiva za več dragih naprav.
• Načeloma je to lahko kapacitivni senzor z rokami, uporabljajo kot svojo bazo več ali manj zanesljivi in visoke kakovosti industrijskih kondenzator.
• Stiki, ki jih imajo (zelo redko uporablja trenutni kolektor), kar je zelo koristno za delo v pogojih visoke prahom in vlago.
• Zelo dolga življenjska doba, enota večkrat uspe "podoživeti" svoje nizke stroške. Zato, senzor kapacitivni (katerega cena je v območju 1200-1700 rubljev) je izredno donosen nakup.
• Za premikanje gibljive naprave je potrebno, da presenetljivo malo truda.
• Naprava je zelo enostavno kombinirati s skoraj vsemi kategorijami opreme, ki se uporabljajo le v industrijskih dejavnostih.

negativni vidiki

Na žalost, vsak kapacitivni senzor ima nekatere pomanjkljivosti, ki so do neke mere otežujejo razširjeno uporabo tovrstne opreme. Mi jih navede podrobneje:

• Faktor pretvorbe (to je prenos) je relativno nizka.
• Majhna velikost in preprostost oblikovanja prispeva k dejstvu, da imenuje precej visoke zahteve glede kakovosti presejalnih naprav.
• Dobro senzor kapacitivni ravni (in druge podobne merilni instrumenti) lahko učinkovito deluje le na frekvenco precej višja od standardne vrednosti 50 Hz.

pomembna obvestila

Vendar vse ni tako slabo. Mnogi proizvajalci iščejo odlične lastnosti Oklopljanje senzorjev, tako da manjše spremembe v njihovi strukturi. Kar se tiče pogostosti uporabe v praksi kažejo odlične rezultate v splošnim industrijskim vrednosti 400 Hz.

Smo že govorili o zvestobi do osnovne formule le, če ignorira učinek rob. Ampak to je koristno vedeti, da se lahko resnično vpliva negativno le v primeru, da je razdalja med izolacijskih plošč primerljiva z lastno velikosti. Poleg tega se lahko negativni učinek v veliki meri nevtralizirati le s pomočjo stražar prstan. V tem primeru je vpliv mejnih učinkov ne more dobro prenese preko uporabljenih plošč.

Še enkrat, smo ugotovili, da se ista senzorji tlaka značilna izjemno preprostost, ki vam omogoča ustvariti čudovito stabilno, trajno in cenovno ugodno strukturo. Če izberete prave geometrijske mere, ki se uporabljajo dielektrično se uporablja pri proizvodnji takih kondenzatorja materialov ne more posebej zaskrbljeni.

Tako je pravilno pobral kovinski žig za izdelavo ohišja senzorja, je praktično zanemarljiva tudi močna temperaturna nihanja, ki lahko povzročijo spremembo kapacitivnosti naprave in neustrezne obravnave. Seveda, to ne prepreči, da je treba za izvedbo temeljite izolirani senzorji tlaka in druge podobne kazalce agresivnih okoljskih dejavnikov. Kljub svoji preprostosti, lahko visoka vlažnost in povišane ravni sevanja negativno vplivajo na zanesljivost naprave.

razvrstitev senzorjev

Uporabljajo v industrijskih procesih za njihovo proizvodnjo omogočajo, da delite vse vrste senzorjev, proizvedenih v dve veliki skupini: odnoemkostnye in dvuhemkostnye. Ta vrsta je razdeljena na diferencialni in poludifferentsialnye. Naj jih obravnava podrobneje.

Odnoemkostny naprava. V tem primeru je kapacitivni senzor vezje zelo enostavno, saj je njihov glavni del je najpogostejši kondenzator s spremenljivo kapacitivnosti. Na žalost, celo nekoliko povečala vlažnost in temperatura imajo na točnost označb zelo oprijemljivega učinka. Zaradi tega obstajajo različni senzorji pogosto napaka. Nevtralizirati obseg teh napak, je treba uporabiti diferenciran strukturo.

Dvuhemkostny senzor. Pravzaprav, to je samo tako diferencirano strukturo. Pogosto je mogoče izpolniti senzor kapacitivni ravni izdelujejo takšne sheme. Te naprave so dostavljene od glavnih pomanjkljivosti pri prejšnjem modelu, vendar imajo svoje slabosti. Najbolj pomembna pomanjkljivost je, da je treba uporabiti dva ali tri zaščitene žice med same naprave in površine, saj le na ta način lahko preprečijo ti parazitski kapacitivnosti.

Vendar pa je precej prefinjeno shema kapacitivnih senzorjev v tem primeru ni težko prezreti, saj v zameno dobite zelo natančne in občutljive naprave.

gradnji senzorji Specifičnost

V mnogih primerih (od zasnove vidika) je problematično ustvarjanje takih naprav. To še posebej velja, če želite ustvariti senzor s spremenljivimi stopnjami zmogljivosti. Vendar izkušnje kažejo, da so mnoge probleme rešili skoraj popolnoma točna kalibracija in visokih zmogljivosti materiali, ki se uporabljajo v proizvodnji. Najpogosteje so te težave, ki jih proizvajalci soočajo dvuhemkostnyh senzorje.

Na splošno je specifičnost te vrste merilnih naprav je, da jih lahko predstavimo kot brezdimenzijsko razmerje dveh fizikalnih veličin (posodah), ki imajo natančno fizično izražanje in pomen. Tako, da se lahko varno imenuje "sonde odnos." Prednost teh naprav (jim velik plus!), Je, da na splošno ne morejo imeti v svoji zasnovi nekaj standardnih ukrepov, da se ohladi povečuje zanesljivost v res izjemnih okoliščinah in pogojih.

Karakterizacija linearnih dajalnikov

Vse neelektrični vrednote, ki se pogosto potrebni za nadzor v industrijskem okolju, je zelo raznolika in večplasten. Pomemben del ukrepov, ki so predmet strogega nadzora, da kotne in linearnih premikov celo različne površine v prostoru. Če uporabljate kondenzator, ki ima popolnoma enakomerno električno polje v reži, to ni tako težko, da bi elektronske senzorje dve od naslednjih vrst:

• V katerih površina elektrod je spremenljiva.
• Tisti, ki imajo spremenljivo vrzel med elektrodama.

To je težko razumeti, da je prva vrsta najbolj primerna za pritrditev res velik pretok, medtem ko z drugo vrsto je mogoče opaziti tudi nekatere gibanje telesa v prostoru, katerih vrednost je enaka le nekaj mikronov!

Senzorji za določanje kotnega premika

Na splošno velja, glede na obliko in namen, so skoraj popolnoma enaka prejšnji kontaktno. Podobnost se kaže v tem, da so senzorji elektrodi spremenljivo območja je treba uporabiti tudi za večje dimenzije in s spremenljivo razdaljo med elektrodama samih - majhna. Značilno je, da so te naprave na multi-prereza, z možnostjo spreminjanja območje ploščah kondenzatorja.

Da bi to dosegli, je prva elektroda pritrjen na premično osjo v rotaciji katerem spremeni svojo pozicijo glede na drugo območje sprememb, ki zagotavlja prekrivanje izolacijskih plošč v kondenzator. Seveda, ko je zabeležila spremembo kapacitivnosti.

ugotovitve

Tako smo razpravljali o osnovnih značilnosti ravni instrumenta, se naučili o svojih področjih uporabe, o oblikovne značilnosti, načela delovanja in morebitnih tehničnih rešitev. Kot lahko razumem iz članka, je razširjenost kapacitivnih senzorjev in njihovo izjemno visoko priljubljenost, ki temelji na zelo privlačno ceno takšnih naprav in dolgo življenjsko dobo, tudi v težkih okoljskih pogojih.

Vse to je mogoče zaradi dejstva, da so vsi ti števci so od konstruktivnega vidika le standardne kondenzatorji, ki so značilni nekoliko nenavaden način njihove uporabe. Vendar pa lahko in ugotovite sami, še enkrat videti na matematičnih formul, ki v veliki meri odražajo načela Kip delo.