Kapasitif sensörü: Cihaz ve çalışma prensibi. Kapasitif sensörler: Uygulama

Modern sanayi, ve gündelik insan insan faaliyetleri de elektronik cihazların her türlü olmadan hayal etmek imkansızdır. Onlar her şekilde bize yardımcı ve imalat işlemlerinden gerçekleştirmek için bazı onlarsız başarılı olmaz. bu "yardımcıları" Kime da kapasitif sensör içermelidir.

Yani parametrik türüne göre yapılan dönüştürücüleri çağırdı. Bazı önemli parametrelerin değiştirirken bir birim bu tür cihazların ölçüm kapasitansının değişmeler yoluyla gerçekleştirilir. Basitçe, tahmini değişikliği koymak kapasitans bazı dış faktörlerin etkisi altında.

kapasitif sensör çalışma prensibi

Yani neyi kapasitif sensörler var. bu kadar zor değildir, ancak bunu anlamak çalışma prensibi bir şeyi bilmen gerekiyor. Biz kapasitör kapasitans belirleme ilkesini çağırmak başlamak için. Bu işlem, aşağıdaki formül ile ifade edilir:

C = εεₒS / δ.

Bu ifade, okul fizik dersten birçok bilinmektedir, ancak değişkenlerin her demektir hafıza ve hatırlama, yenilemek için incitmez:

• S - kapasitör levhalarının alanı.
• E - kapasitör tasarımında kullanılan bir dielektrik malzeme nispi dielektrik sabiti.
• εₒ - fizik olarak boş alan permitiviteye belirtmek için.
• δ - bu nedenle belirlenen veya dielektrik levha ya da bir kaç malzeme tabakaları arasında bir mesafe kalınlığı olabilir.

Bu durumda, kapasite kolayca değiştirmek için yukarıdaki formülden. bu şekilde dielektrik malzemeden plaka alan üzerinde hareket yeterlidir, geçirgenliğe sahip plakalar veya doğrudan arasındaki mesafe malzemenin imalatında kullanılan. Bu duruma göre, belirli bir değer seçimi tamamen cihaz tasarımcılarının belirledik görevler listesinde bağlıdır.

Her zamanki düz veya silindirik kapasitör, sürekli iletkenlik değişikliğine yol açan uzayda kontrollü bir hareketi, yaşadığı bir tabak hangi - Böylece, daha işin bakış yapıcı noktası olarak, ellerinizle bir kapasitif sensör yapabilirsiniz. Yukarıda formülü tamamen kenar etkisi ihmal ölçüde geçerli olduğu hatırlanmalıdır. Biz bu makalenin son bölümünde bu konuda daha fazla konuşacağız.

Tür elektronik cihazlar aktif madde ve diğer özellikleri büyüklüğü, uygulanan çalışma, nem, konsantrasyon, nesnelerin köşeli ve doğrusal hareketleri ölçülerek hesaplanması için yaygın olarak kullanılmaktadır olduğu bilinmelidir. Söz yapısal yönlerine ilişkin olarak, daha sonra balya bir dielektrik malzemeden bir astar ile, pim elektrotlar ile silindirik gövdeye, düzlem-paralel yapılır, ve bu olmadan da sözü geçen.

İşte kapasitif sensörler çalışmasına nasıl. Bazıları çalışma prensibi ayrıntılı olarak bilmek gerekir. Bu yazıda sizin için yararlı olabilir bazı formüller vermek.

Formül sensör bazı tiplerinin çalışma prensibi tarif

dielektrik plakaları oldukça kolay olabilir kare olası varyasyonu ile seviye sensörü, aşağıdaki denklem kullanılarak kullanılmıştır:

C = εεₒaH / δ.

Bu durumda, "X" tarafından kullanılan elektrot çakışmalarının uzunluğunu ifade eder. Bu duruma göre, "a", kapasitör plakası genişliğini belirtmektedir. Böyle cihazların açısal değerlerin doğru ölçüm için kullanılan sanayinin çeşitli alanlarında, uygulanmıştır unutulmamalıdır. Böyle bir durumda dönüştürücünün kapasitesi aşağıdaki ifade ile bulunur:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

doğru duyarlılığını ölçmek için, biraz farklı bir formül kullanmalıdır:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Bize bu denklemlerin bir parçası olan bu değişkenler ile ne kastedildiğini görelim:

• r₁ - kondansatör plakalarının iç yarıçapı;
• r₂ - Aynı plakasının dış çapı;
• φ - örtüşme açısı momenti (gerçek) değerleri ile ölçülen
• φₒ - örtüşme açısının başlangıç değeri.

Son olarak, ayarlanabilir bir hava boşluğu ile, kapasitif ölçerin çalışma prensibini tarif etmektedir matematiksel ifade açıklar:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Tahmin edilebileceği gibi, anlaşılmaktadır δₒ birincil temizleme, X harfi plakasının yer değiştirme aynı miktarda bulunmaktadır. Dikkat! statik özellikleri sıkı bir şekilde doğrusal olmadığından, tip tipik seviyesi sensörü miktarı 0,1δₒ aşmaz çok küçük yer değiştirmeler, ölçmek için kullanılır. Doğal olarak, bu cihazlar son derece küçük hatalar bile oldukça ciddi sorunlara neden olabilir hassas mühendislik, talep edilmektedir.

Nerede kullanılabilir?

olası uygulama alanları son derece çeşitlidir. Bu durumda, hemen hemen tüm sanayi bu cihazları ile kontrol edilmektedir işlemi, karşılayabilir. Bunlar farklı tanklara dolumunu kontrol etmek için kullanılır, ve içerikleri, sıvı, gaz veya partikül (gaz sensörü) olabilir.

Endüstriyel ve normal insan endüstriyel aktivite sıklığı bu cihazlar tasarlamak için daha yüksek, daha güvenilir ve daha kolaydır. Bu semptomların kombinasyonu itibaren, onlar bile son derece agresif koşullarda kullanılabileceğini çok iyi petrol tankerleri tutar.

Bundan başka, kapasitif sensör konveyör hattı veya makine üretim alışveriş bir sınır anahtarı olarak kullanılabilir. Gerekli ve çeşitli mekanizmaların en doğru konumlandırma için.

yakınlık sensörleri

Ama şimdi büyük bir talep içinde yakınlık sensörleri, tam olarak aynı prensip yapılmıştır. bunların kullanım aralığı daha da geniş. Bu sanayinin hemen hemen her türlü çalışabilir kuruş maliyet cihazlara kaynaklanmaktadır. Ancak, bu tür ekipmanlar en popüler tipik sanayi vardır:

• plastik veya camdan yapılmış sıvı dolu saydam kaplarda kontrolü.
• Benzer bir işlev, bitmiş ürün, şeffaf malzemeden yapılmış kaplar içinde paketlenmektedir (çocuklar dahil) gıda ürünlerinin üretiminde onlar tarafından gerçekleştirilir. esaslı aynı prensip ve kapasitif yakıt sensörü olarak balya çalışmalarına.
• sarım teli kırık tehlikeli alanları, izleme için.
• Taşıyıcı konveyör kayışı hasar görebilir benzer yerlerde kontrol edin.
• Bireysel üretilen ürünlerin tipi (kutular, şişeler dönüşümünü, paketleme) kontrol eder.

Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, bu elektronik aygıtlar sensörlerin hassas mühendislik, enerji üretimi ve diğer pek çok sanayi çeşitli yaygındır.

İnklometreker

Sadece nispeten son yıllarda yaygın hale gelmiştir Cihazlar büyüklüğü kullanılan açı sensörü ile doğru orantılıdır iletim elektrikli çıkış sinyali veren küçük ölçekli kapasitif eğim vardır.

bunların yapım aşamasında bir platform hizalama sistemi, sapma ve teknik destek kirişleri çeşitli deformasyon belirlenmesi, aynı zamanda yolun kesin kontrolü, demiryolu sapması: Bu cihazların en sık kullanım alanı büyük alanı.

Ayrıca kullanılan bu gibi cihazlar, ağır kamyonlar ve diğer araçlar, asansör ve endüstriyel ekskavatörlerin rulo tespit etmek ve özellikle de geniş tarım ve sanayi makineler için açısal yer değiştirme derecesini belirlemek.

Çok önemli kapasitif sensörler yakıt seviyesi petrol endüstrisinde. Hatta bir yolculuk onlarca ve rafine petrol ürünleri ton yüzbinlerce taşıyan süper tankerler kullanılmaktadır. Bu cihazlar da kondensat çok bol oluşumu ve tozu üretim alanının yüksek derecede (aynı gaz sensörü) son derece etkilidir.

Onlar kendi mutlak ve nispi basınç seviyelerinin ölçüm değerlerindeki kullanımının yanı sıra gerçekten güçlü kapasitörler kullanılır neredeyse tüm sektörlerde son derece önemli olduğunu dielektrik malzemenin kalınlığını bulmak.

kapasitif sensörlerin başlıca avantajları

Biraz farklı prensiplere oluşturulan benzer cihazlarla karşılaştırıldığında kapasitif sensör pek çok avantajlara sahip olduğu not edilmelidir. Şimdi bu kip temel avantajları sıralayalım:

• İmalatta, onlar son derece basittir. Buna ek olarak, en basit ve ucuz malzemeler üretimde kullanılabilir. Petrol endüstrisi önemli nesneleri kullanılan Hatta kapasitif yakıt seviyesi sensörleri son derece mütevazı boyutta elektrik enerjisi tüketiminin mümkün olan en düşük düzeyine sahiptir var. Bütün bu özellikleri ile, genellikle daha pahalı cihazlar için ulaşılmaz olan hassasiyet, mükemmel seviyede farklıdır.
• Prensip olarak, onun tabanı daha az veya güvenilir ve kaliteli endüstriyel kapasitör olarak kullanarak, ellerinizle bir kapasitif sensör olabilir.
• onlar temas, yüksek toz ve nem koşullarında çalışmak için son derece faydalı olan, (çok seyrek olarak bir akım toplayıcısı kullanılır).
• oldukça uzun kullanım ömrü, birim defalarca düşük maliyet "yeniden ele geçirmek" için yönetir. Buna göre, (aralık 1200-1700 ruble olduğu fiyat olan) kapasitif sensör son derece karlı bir kazanım.
• Cihazın hareketli hareketli kısmın için şaşırtıcı derecede az çaba gerekmektedir.
• cihaz sadece endüstriyel faaliyetlerde kullanılan ekipmanın neredeyse tüm kategorilerde ile birleştirmek çok kolaydır.

olumsuz yönleri

Ne yazık ki, her bir kapasitif sensör bir dereceye kadar bu tür ekipmanın yaygın kullanımını karmaşık bazı sakıncaları vardır. Biz daha ayrıntılı olarak listeleyebilirsiniz:

• dönüşüm faktörü (yani, iletim) göreceli olarak düşüktür.
• Küçük boyutu ve tasarım basitlik tarama cihazlarının kalitesine oldukça yüksek talepleri aday gerçeğine katkıda bulunur.
• İyi kapasitörlü seviye sensörü (ve diğer benzer ölçüm aletleri) sadece 50 Hz standart değerden çok daha yüksek bir frekansta etkili bir şekilde çalışabilir.

önemli Uyarılar

Ancak, tüm bu kadar kötü değil. Birçok üreticilerinin, yapısında küçük değişiklikler yaparak sensörlerin mükemmel koruma özelliklerini ararlar. Kullanım frekansı, uygulamada bu, 400 Hz'lik yaygın endüstriyel değeri mükemmel sonuçlar göstermektedir.

Zaten kenar etkisi göz ardı yalnızca temel formülü sadakat bahsettik. Ama buna gerçekten sadece dielektrik plakaları arasındaki mesafe kendi boyutuna karşılaştırılabilir durumunda olumsuz bir etkiye sahip olduğunu bilmek yararlıdır. Üstelik olumsuz etkisi büyük ölçüde sadece bekçi halkasını kullanarak etkisiz hale edilebilir. Bu durumda, sınır etkileri etkisi kullanılan plakaların ötesine aktaramaz.

Bir kez daha, aynı basınç sensörleri bir hayret, stabil, dayanıklı ve düşük maliyetli bir yapı oluşturmak için çok kayda değer bir basitlik ile karakterize edilir unutmayın. seçerseniz dielektrik kullanılan sağ geometrik boyutları can özellikle endişeli değil böyle bir kondansatör malzemelerin üretiminde kullanılmaktadır.

Bu nedenle, doğru bir şekilde sensör yuvasının üretimi için metal pul çekme, bu cihaz ve yetersiz okumaların kapasitans bir değişiklik ile sonuçlanabilir pratik yönden ihmal edilebilir bile güçlü sıcaklık değişim oluşturur. Elbette bu kapsamlı izole basınç sensörleri ve agresif çevresel faktörlerin diğer bu tür göstergeler gerçekleştirmek ihtiyacını gidermez. bunların basitliğine rağmen, yüksek nem ve radyasyon yükseltilmiş seviyeleri olumsuz cihazının güvenilirliğini etkileyebilir.

Sensörlerin sınıflandırılması

odnoemkostnye ve dvuhemkostnye: Eğer iki büyük gruba üretilen sensörlerin her türlü paylaşmasına izin onların üretimi için endüstriyel süreçlerde kullanılır. İkinci tür diferansiyel ve poludifferentsialnye ayrılmıştır. daha ayrıntılı olarak bunları ele alalım.

Odnoemkostny cihaz. Bu durumda onların ana parçası beri son derece basit kapasitif sensör devresi, değişken kapasitans ile en yaygın kapasitör olduğunu. Ne yazık ki, hatta biraz artmış nem ve sıcaklık göstergeleri çok somut etkisi doğruluğuna var. Bu nedenle, çeşitli sensörler genellikle arıza vardır. Bu tür hatalar büyüklüğünü nötralize etmek için, farklı yapı kullanmak gereklidir.

Dvuhemkostny sensörü. Aslında, sadece böyle bir farklılaşmış yapı bu. Kapasitif seviye sensörü böyle bir şema tarafından üretilmiştir karşılamak için çoğu zaman mümkündür. Bu cihazlar bir önceki modelin ana sakıncaları teslim ancak kendi açıkları vardır. en önemli dezavantajı, sadece bu şekilde, sözde parazitik kapasitesini bastırmak için, cihazın kendisi ve yüzey arasındaki iki ya da üç korumalı telleri kullanmak ihtiyacıdır.

Ancak, kolay, bu durumda kapasitif sensörler oldukça sofistike düzeni , göz ardı etmek karşılığında size son derece doğru ve hassas bir cihaz alır çünkü.

inşa sensörleri Özgünlük

(Bakış tasarım açısından) çok durumda, bu tür cihazların oluşturulması sorunludur. Eğer kapasite değişken düzeylerine sahip bir sensör oluşturmak istediğinizde bu özellikle doğrudur. Bununla birlikte, deneyim sorunların çoğunu hemen hemen tamamen doğru kalibrasyon ve üretimde kullanılan yüksek performanslı malzemeler çözülür göstermektedir. Çoğu zaman üreticilerin karşılaştığı bu zorlukların sensörleri dvuhemkostnyh.

Genel olarak, bu tür özgüllüğü ölçüm cihazlarının bir kesin fiziksel ekspresyonunu ve anlamlara sahiptir, iki fiziksel miktarların (konteynır) bir boyutsuz oranı olarak ifade edilebilir olmasıdır. güvenle çağrılabilir Böylece "ilişkiyi inceler." Bu cihazların (onları büyük artı!) avantajı genel olarak tasarımda gerçekten aşırı durumlarda ve koşullarda güvenilirliğini artırır serin bazı standart önlemler olamaz mı.

lineer encoder karakterizasyonu

genellikle endüstriyel bir ortamda kontrol etmek gereklidir olmayan tüm elektrik değerleri, son derece çeşitli ve çok yönlüdür. sıkı kontrollere tabi önlemlerin önemli bir kısmı, uzayda yüzeylerin açısal ve çizgisel hareketler bile farklı olun. Eğer boşluğu mutlak homojen elektrik alana sahip bir kapasitör kullanırsanız, elektronik sensörler aşağıdaki türlerden iki yapmak çok zor değil:

• Hangi elektrot alanı değişkendir.
• elektrotlar arasında değişken bir aralığa sahip olanlar.

İlk tip bile fark uzayda bazı vücut hareketleri edilebilir ikinci çeşitli kullanırken, gerçekten büyük bir hareket tespit için en uygun olduğunu anlamak kolay, değeri sadece birkaç mikron eşittir!

açısal belirlemek için sensörler

tasarımı ve amacı ile, genel olarak, hemen hemen tamamen aynı önceki kontak tipine de. - küçük Benzerlik sensörler aynı zamanda daha büyük boyutlar için ve elektrotların kendileri arasında değişken bir mesafe ile kullanılmalıdır değişken alanın elektrot olduğu gerçeği ortaya çıkar. Tipik haliyle, bu tür cihazlar kapasitör plakaları olan bölümün değiştirilmesi olasılığı ile, çok kesit yapılır.

Bunu başarmak için, bir birinci elektrot ile kapasitör dielektrik plakaların üst üste bineceği ikinci değişiklik alanına göre pozisyonunu değiştirir dönme hareketi şaftına sabitlenmiş. Doğal olarak, ne zaman kapasitans bir değişiklik kaydedildi.

bulgular

Bu yüzden, cihazın düzeyinde temel özelliklerini ele tasarım özellikleri, eylem ilkesi ve olası teknik çözümler hakkında, uygulama alanları öğrendik. Eğer makaleden anlayabileceği gibi, kapasitif sensörler yaygınlığı ve bunların son derece yüksek popülerlik tür cihazların çok cazip fiyat ve hatta zor çevre koşullarında uzun ömürlü dayanmaktadır.

Bütün bu bakış yapıcı açıdan, bütün bu metre sadece bir uygulama biraz alışılmadık bir şekilde karakterize standart kapasitörler vardır, gerçeği sayesinde mümkündür. Ancak, ve bir kez daha geniş ilkeler işi kip yansıtan matematiksel formüller bakarak kendiniz bulabilirsiniz.