Hvad er en kapacitiv sensor?
Indhold
Som nogle andre typer sensorer (for eksempel induktive sensorer) fungerer kapacitive sensorer uden fysisk kontakt med objektet, der undersøges. Med andre ord, disse typer sensorer er enheder uden kontakt. Med deres hjælp kan både elektrisk ledende og ikke-ledende materialer detekteres. På grund af denne egenskab kan kapacitive sensorer bruges på steder, hvor for eksempel induktive sensorer ikke er anvendelige.
Hvad er en kapacitiv sensor, dens struktur og driftsform
Denne type sensor er ikke meget kompleks som en enhed og består normalt af:
boliger
Kroppen gør det muligt at samle alle elementerne i en helhed. Derudover giver det pålidelig beskyttelse af elementerne mod eksterne faktorer, der kan påvirke dets effektivitet. Kroppen af en kapacitiv sensor er normalt lavet af messing eller polyamid.
stik
Det er en speciel harpiks, der beskytter sensorelementerne mod fugt eller andre skadelige stoffer.
Udløser
Trigeren opretter den nødvendige skiftesignalkraft og mængden af hysterese (dette er forskellen i afstand, før der tændes).
lysdioder
LED'er giver hurtig opsætning og viser switchposition.
Forstærker
Forstærker udgangssignalet til den ønskede værdi.
Demodulator
Demodulatoren ændrer svingninger i højfrekvens, indtil spændingen ændrer sig.
generator
Det skaber et elektrisk felt, der virker på objektet.
Elektroder
Arbejdsoverfladen på en kapacitiv sensor er normalt to elektroder, der fungerer som kondensatorplader, der er forbundet til generatorens feedbacksløjfe. Han er til gengæld konfigureret til at ændre dens magt, når det nærmer sig det kontrollerede objekt.
Som et resultat af disse vibrationer genererer generatoren en stigende amplitude, når sensoren nærmer sig et objekt, som behandles og frembringer et udgangssignal.
Kapacitive sensorer drives af elektrisk ledende genstande og dielektrik. Når et ledende objekt nærmer sig, bliver sensorafstanden meget større, end når testobjekterne er dielektriske (reaktionsafstanden afhænger af den dielektriske konstant).
Brug
Brugen af sensorer af denne type er ekstremt bred og varieret. De er vidt brugt i industrielle proceskontrolsystemer i næsten alle brancher.
De bruges i bilparkeringssensorer og til at kontrollere påfyldning af tanke med flydende, bulk- og gasformige stoffer, til afbrydere på automatiske ledninger, til maskincentre, maskiner, transportører, alarmsystemer og andre.
Typer af kapacitive sensorer og deres anvendelser
Nærhedsfølere
I øjeblikket er en af de mest almindeligt anvendte kapacitive sensorer nærhedssensorer, som ud over at være ekstremt pålidelige har en meget bred vifte af fordele.
Sensorer af denne type bruges i næsten alle områder, da de er meget rimelige priser. De bruges til at kontrollere fyldningsniveauet for forskellige containere, styringsspænding, til at signalere i tilfælde af problemer på produktionslinjer og andre.
Kapacitive kodere til vinkel- og lineære bevægelser
Sensorer af denne type bruges i industrier som maskinteknik, energi, transport, konstruktion og andre.
faldmålere
Kapacitive hældningsmetre bruges på olieplatforme i nivelleringssystemer, til at bestemme deformation af understøtninger, til at overvåge og kontrollere hældningen af veje og jernbaner under deres konstruktion, til at bestemme kvaliteten af biler, skibe, elevatorer, løfteudstyr, landbrugsmaskiner til at bestemme vinkelforskydningen af roterende genstande, sådan som aksler, gear og mekanismer, både stationære og bevægelige.
Kapacitive sensorer
Sensorer af denne type bruges til overvågningssystemer, regulering og kontrol af processer i fødevare-, farmaceutisk, kemisk og petroleumsindustrien.
De er ekstremt effektive til håndtering af væsker, bulkfaststoffer, ledende og ikke-ledende tyktflydende stoffer og i barske arbejdsmiljøer i rum eller steder, hvor støv eller kondens ophobes.
Kapacitive sensorer er vidt brugt i industrier, hvor nøjagtig måling af det totale tryk, tykkelsen af dielektriske materialer, fugtighed, lineære og vinkelformede deformationer og andre er påkrævet.
Klassificering af kapacitive sensorer efter metoden til deres implementering
Alle typer af kapacitive sensorer kan opdeles i to grupper: sensorer med en og to tanke. De sidstnævnte er yderligere opdelt i differentieret og semi-differentieret.
Enkeltkapacitetssensorer har et simpelt design og er variable kondensatorer. Denne type sensor har adskillige ulemper, som inkluderer betydelige miljøpåvirkninger såsom fugtighed og temperatur.
Ulempen ved sensorer med en differentiel konstruktion er, at de adskiller sig fra sensorer med en enkelt kapacitet, og differentielle sensorer har mindst tre forbindelsesledninger mellem sensoren og måleenheden for at neutralisere de negative effekter af fugtighed og temperatur.
På grund af denne lille ulempe øger differentielle sensorer imidlertid deres nøjagtighed og stabilitet markant og udvider dermed deres anvendelsesområde.
Fordele ved kapacitive sensorer
Sammenlignet med konkurrencedygtige optiske, induktive og piezoelektriske sensorer har kapacitive sensorer mange fordele, herunder:
- let produktion - billige materialer bruges til fremstilling af kapacitive sensorer, hvilket påvirker produktets endelige pris;
- lille størrelse og vægt;
- lavt strømforbrug;
- høj grad af følsomhed;
- ikke-kontakt (de behøver ikke at være i nærheden af forskningen;
- lang levetid;
Nem tilpasning af sensorkonstruktionen til forskellige opgaver og målinger.
Begrænsninger
Nogle af de største ulemper ved kapacitive sensorer er:
- relativt lav konverteringsfrekvens (overførsel);
- behovet for at arbejde med en frekvens over 50 Hz;
- ydeevne kan påvirkes af støv og fugt, og sensoren kan registrere forkert måling;
- temperaturfølsomhed.
Kapacitive sensorer er enkle at designe, hvilket resulterer i et holdbart og pålideligt design. Parametrene for kondensatoren afhænger kun af dens egenskaber og afhænger ikke af egenskaberne for de anvendte materialer, hvis de er korrekt valgt.
Problemet med deres følsomhed over for temperatur kan løses ved at vælge det passende materiale til pladerne og den passende isolering til deres fastgørelse. Det gjenstår kun at forbedre deres beskyttelse mod de skadelige effekter af støv, fugt og ionstråling, og denne type sensorer vil have et endnu større anvendelsesområde.
Og endelig kan vi sammenfatte ...
Kapacitive sensorer bruger den meget lille mekaniske kraft, de skal bruge til at flytte den bevægelige del, justere systemets output og operere med høj nøjagtighed. Alt dette gør disse sensorer uundværlige til nøjagtig måling af ledende og ikke-ledende elementer.
Spørgsmål og svar:
Hvad er de kapacitive sensorer? Enkelt-kapacitiv, dobbelt-kapacitiv. Til gengæld er de opdelt i: lineære, vinklede, inklinometre, niveausensorer, tryktransducere.
Hvad er kapacitive sensorer beregnet til, og hvordan fungerer de? I sådanne sensorer ændres den målte parameter, på grund af hvilken modstanden ændres. Sådanne sensorer bruges til at konvertere værdier af fugt, tryk, mekanisk kraft osv.
Hvordan fungerer en kapacitiv niveausensor? I en sådan sensor, på grund af en ændring i det målte niveau, ændres kondensatorens kapacitans også (den dannes af sonden og reservoirets vægge - jo mere væske i reservoiret, jo højere kapacitet).
