Wat is 'n kapasitiewe sensor?
inhoud
Soos sommige ander soorte sensors (byvoorbeeld induktiewe sensors), werk kapasitiewe sensors sonder fisiese kontak met die voorwerp wat ondersoek word. Met ander woorde, hierdie tipe sensors is nie-kontak toestelle. Hulle kan beide elektries geleidende en nie-geleidende materiale opspoor. As gevolg van hierdie eienskap kan kapasitiewe sensors gebruik word op plekke waar, byvoorbeeld, induktiewe sensors nie van toepassing is nie.
Wat is 'n kapasitiewe sensor, die struktuur en werkmodus daarvan
Hierdie tipe sensor is nie baie kompleks as 'n toestel nie en bestaan gewoonlik uit:
behuising
Die liggaam maak dit moontlik om al die elemente in een geheel te versamel. Daarbenewens bied dit betroubare beskerming van die elemente teen eksterne faktore wat die effektiwiteit daarvan kan beïnvloed. Die liggaam van 'n kapasitiewe sensor is gewoonlik van koper of poliamied.
Skakelaar
Dit is 'n spesiale hars wat die sensorelemente teen vog of ander skadelike stowwe beskerm.
Sneller
Die sneller genereer die vereiste skakel sein sein krag en die hoeveelheid histerese (dit is die verskil in afstand voordat dit aangeskakel word).
LED's
LED's bied vinnige instelling en dui die skakelaarposisie aan.
Versterker
Versterker die uitsetsein tot die gewenste waarde.
Demodulator
Die demodulator verander die hoë frekwensie ossillasies totdat die spanning verander.
Opwekker
Dit skep 'n elektriese veld wat op die voorwerp inwerk.
Elektrodes
Die werkoppervlak van 'n kapasitiewe sensor is gewoonlik twee elektrodes wat dien as kondensatorplate wat aan die kragopwekker se koppeling gekoppel is. Hy is op sy beurt ingestel om sy krag te verander wanneer dit die beheerde voorwerp nader.
As gevolg van hierdie vibrasies, wanneer die sensor 'n voorwerp nader, genereer die kragopwekker 'n toenemende amplitude wat verwerk word en 'n uitsetsein lewer.
Kapasitiewe sensors word aangedryf deur elektries geleidende voorwerpe en diëlektrikums. Namate 'n geleidende voorwerp naderkom, word die waarnemingsafstand baie groter as wanneer die toetsvoorwerpe diëlektrikum is (die reaksieafstand hang af van die diëlektriese konstante).
Gebruik
Die gebruik van sensore van hierdie tipe is buitengewoon en uiteenlopend. Dit word wyd gebruik in industriële prosesbeheerstelsels in byna alle bedrywe.
Dit word gebruik in parkeersensors en om die vulling van tenks met vloeibare, groot en gasagtige stowwe te beheer, vir skakelaars op outomatiese lyne, vir masjien sentrums, masjiene, vervoerbande, alarmstelsels en ander.
Tipes kapasitiewe sensors en hul toepassings
Nabyheidsensors
Tans is een van die mees gebruikte kapasitiewe sensors nabyheidssensors, wat nie net uiters betroubaar is nie, maar ook baie voordele het.
Sensors van hierdie tipe word op byna alle gebiede gebruik, want dit is baie billik. Dit word gebruik om die vulvlak van verskillende houers te monitor, om spanning te beheer, om aan te dui in geval van probleme in produksielyne en ander.
Kapasitiewe enkodeerders vir hoekige en lineêre bewegings
Sensors van hierdie tipe word gebruik in nywerhede soos meganiese ingenieurswese, energie, vervoer, konstruksie en ander.
Hellingmeters
Kapasitiewe hellingmeters word op olieplatforms in nivelleringsstelsels gebruik, om die vervorming van stutte te bepaal, om die helling van paaie en spoorweë te monitor en te beheer tydens die konstruksie daarvan, om die gehalte van motors, skepe, hysbakke, hefapparate, landboumasjinerie te bepaal om te bepaal die hoekverplasing van roterende voorwerpe, soos skagte, ratte en meganismes, beide stilstaande en beweegbare.
Kapasitiewe vlak sensors
Sensors van hierdie tipe word gebruik in moniteringstelsels, regulering en beheer van prosesse in die voedsel-, farmaseutiese, chemiese en petroleumbedryf.
Dit is uiters effektief in die hantering van vloeistowwe, groot materiale, geleidende en nie-geleidende, viskose stowwe, en in harde werkomgewings in kamers of plekke waar stof of kondensasie opbou.
Kapasitiewe sensors word wyd gebruik in nywerhede wat akkurate meting van die totale druk, dikte van diëlektriese materiale, vog, lineêre en hoekvervormings en ander benodig.
Klassifikasie van kapasitiewe sensors volgens die metode van implementering daarvan
Alle soorte kapasitiewe sensors kan in twee groepe verdeel word: sensors met een en twee tenks. Laasgenoemde word verder verdeel in differensiaal en semi-differensiaal.
Enkel-kapasitansie sensors het 'n eenvoudige ontwerp en is veranderlike kapasitors. Hierdie tipe sensor het verskeie nadele, wat belangrike omgewingsinvloede soos humiditeit en temperatuur insluit.
Die nadeel van sensors met 'n differensiële ontwerp is dat hulle verskil van sensors met 'n enkele kapasitansie, en dat differensiaaldrade ten minste drie verbindingsdrade tussen die sensor en die meettoestel het om die negatiewe effekte van humiditeit en temperatuur te neutraliseer.
As gevolg van hierdie klein nadeel verhoog differensiële sensors hul akkuraatheid en stabiliteit egter aansienlik en brei dit hul toepassingsveld uit.
Voordele van kapasitiewe sensors
In vergelyking met kompeterende optiese, induktiewe en piëzo-elektriese sensors, het kapasitiewe sensors baie voordele, waaronder:
- gemak van produksie - goedkoop materiale word gebruik vir die vervaardiging van kapasitiewe sensors, wat die finale prys van die produk beïnvloed;
- klein grootte en gewig;
- lae kragverbruik;
- hoë mate van sensitiwiteit;
- kontakloos (hulle hoef nie naby die voorwerp van studie te wees nie;
- lang lewensduur;
Maklike aanpassing van die sensorontwerp vir verskillende take en metings.
Beperkings
Van die grootste nadele van kapasitiewe sensors is:
- relatief lae omskakelingskoers (oordrag);
- die behoefte om teen 'n frekwensie van meer as 50 Hz te werk;
- prestasie kan beïnvloed word deur stof en vog, en die sensor kan 'n verkeerde meting opspoor;
- temperatuur sensitiwiteit.
Kapasitiewe sensors is eenvoudig om te ontwerp, wat 'n duursame en betroubare ontwerp tot gevolg het. Die parameters van die kondensator hang slegs af van die eienskappe daarvan en hang nie af van die eienskappe van die gebruikte materiale nie, as dit korrek gekies is.
Die probleem van hul sensitiwiteit vir temperatuur kan opgelos word deur die geskikte materiaal vir die plate te kies en die toepaslike isolasie vir die bevestiging daarvan. Dit bly net om hul beskerming teen die skadelike effekte van stof, vog en ioonbestraling te verbeter, en hierdie tipe sensors het 'n nog wyer verskeidenheid toepassings.
En uiteindelik kan ons 'n opsomming gee ...
Kapasitiewe sensors gebruik die baie min meganiese krag wat hulle nodig het om die bewegende deel te beweeg, die uitset van die stelsel aan te pas en met hoë akkuraatheid te werk. Dit alles maak hierdie sensors onontbeerlik vir die akkurate meting van geleidende en nie-geleidende elemente.
Vrae en antwoorde:
Wat is die kapasitiewe sensors? Enkel-kapasitief, dubbel-kapasitief. Op hul beurt word hulle verdeel in: lineêre, hoekige, inklinometers, vlaksensors, drukomvormers.
Waarvoor is kapasitiewe sensors bedoel en hoe werk hulle? In sulke sensors verander die gemete parameter, waardeur die weerstand verander. Sulke sensors word gebruik om waardes van humiditeit, druk, meganiese krag, ens.
Hoe werk 'n kapasitiewe vlaksensor? In so 'n sensor, as gevolg van 'n verandering in die gemete vlak, verander die kapasitansie van die kapasitor ook (dit word gevorm deur die sonde en die mure van die reservoir - hoe meer vloeistof in die reservoir, hoe hoër is die kapasiteit).
