Hva er en kapasitiv sensor?

Som noen andre typer sensorer (for eksempel induktive sensorer), fungerer kapasitive sensorer uten fysisk kontakt med gjenstanden som undersøkes. Med andre ord, denne typen sensorer er ikke-kontakt enheter. Med deres hjelp kan både elektrisk ledende og ikke-ledende materialer oppdages. På grunn av denne egenskapen kan kapasitive sensorer brukes på steder der for eksempel induksjonssensorer ikke er aktuelle.

Hva er en kapasitiv sensor, dens struktur og driftsmodus

Denne typen sensorer er ikke veldig kompliserte som en enhet og består vanligvis av:

bolig

Kroppen gjør det mulig å samle alle elementene til en helhet. I tillegg gir det pålitelig beskyttelse av elementene mot eksterne faktorer som kan påvirke dens effektivitet. Kroppen til en kapasitiv sensor er vanligvis laget av messing eller polyamid.

kontakt

Det er en spesiell harpiks som beskytter sensorelementene mot fuktighet eller andre skadelige stoffer.

trigger

Utløseren genererer den nødvendige svitsjesignaleffekten og mengden hysterese (dette er forskjellen i avstanden før du slår på).

LED

Lysdioder gir raskt oppsett og indikerer bryterposisjon.

Forsterker

Forsterker utgangssignalet til ønsket verdi.

demodulator

Demodulatoren endrer høyfrekvente svingninger til spenningen endrer seg.

Generatorsett

Det skaper et elektrisk felt som virker på objektet.

elektroder

Arbeidsflaten til en kapasitiv sensor er vanligvis to elektroder som fungerer som kondensatorplater som er koblet til generatorens tilbakemeldingssløyfe. Han på sin side er konfigurert til å endre kraften sin når den nærmer seg det kontrollerte objektet.

Som et resultat av disse vibrasjonene, når sensoren nærmer seg et objekt, genererer generatoren en økende amplitude, som behandles og produserer et utsignal.

Kapasitive sensorer drives av elektrisk ledende objekter og dielektrikk. Når et ledende objekt nærmer seg, blir sanseavstanden mye større enn når testobjektene er dielektriske (reaksjonsavstanden avhenger av den dielektriske konstanten).

Bruk
Bruken av sensorer av denne typen er ekstremt bred og variert. De er mye brukt i industrielle prosesskontrollsystemer i nesten alle bransjer.

De brukes i parkeringssensorer og for å kontrollere fylling av tanker med væske, bulk og gassformige stoffer, for brytere på automatiske linjer, for maskinsentre, biler, transportører, alarmsystemer og andre.

Typer kapasitive sensorer og deres anvendelser

Nærhetssensorer

For øyeblikket er en av de mest brukte kapasitive sensorer nærhetssensorer, som i tillegg til å være ekstremt pålitelige, har et veldig bredt spekter av fordeler.

Sensorer av denne typen brukes i nesten alle områder, da de er veldig rimelige. De brukes til å overvåke fyllingsnivået til forskjellige containere, kontrollspenning, for å signalisere i tilfelle problemer i produksjonslinjer og andre.

Kapasitive kodere for vinkel- og lineære bevegelser

Sensorer av denne typen brukes i bransjer som maskinteknikk, energi, transport, konstruksjon og andre.

inclinometers

Kapasitive skråmålinger brukes på oljeplattformer i nivelleringssystemer, for å bestemme deformasjonen av støtter, for å overvåke og kontrollere helningen på veier og jernbaner under konstruksjonen deres, for å bestemme kvaliteten på biler, skip, heiser, løfteutstyr, landbruksmaskiner for å bestemme vinkelforskyvningen av roterende gjenstander, slik som aksler, gir og mekanismer, både stasjonære og bevegelige.

Kapasitive nivå sensorer

Sensorer av denne typen brukes i overvåkningssystemer, regulering og kontroll av prosesser i næringsmiddelindustrien, farmasøytisk, kjemisk og petroleumsindustri.

De er ekstremt effektive til å håndtere væsker, faste stoffer, ledende og ikke-ledende tyktflytende stoffer, og i tøffe arbeidsmiljøer i rom eller steder der det samler seg støv eller kondens.

Kapasitive sensorer er mye brukt i bransjer som krever nøyaktig måling av totaltrykk, tykkelse på dielektriske materialer, fuktighet, lineære og kantete deformasjoner og andre.

Klassifisering av kapasitive sensorer etter metoden for implementering

Alle typer kapasitive sensorer kan deles inn i to grupper: sensorer med en og to stridsvogner. De sistnevnte er videre delt inn i differensial og semidifferensial.

Enkeltkapasitetssensorer har en enkel design og er variable kondensatorer. Denne typen sensorer har flere ulemper, som inkluderer betydelige miljøpåvirkninger som fuktighet og temperatur.

Ulempen med sensorer med forskjellig utforming er at de skiller seg fra sensorer med en enkelt kapasitans, og at differensialkabler har minst tre forbindelsesledninger mellom sensoren og måleinstrumentet for å nøytralisere de negative effektene av fuktighet og temperatur.

På grunn av denne lille ulempen øker imidlertid differensialsensorer betydelig nøyaktighet og stabilitet og utvider dermed anvendelsesområdet.

Fordeler med kapasitive sensorer
Sammenlignet med konkurrerende optiske, induktive og piezoelektriske sensorer, har kapasitive sensorer mange fordeler, inkludert:

• enkel produksjon - billige materialer brukes til fremstilling av kapasitive sensorer, noe som påvirker den endelige prisen på produktet;
• liten størrelse og vekt;
• lavt energiforbruk;
• høy grad av følsomhet;
• kontaktløs (de trenger ikke å være i nærheten av gjenstanden for studie;
• lang levetid;

Enkel tilpasning av sensordesignet for forskjellige oppgaver og målinger.

Begrensninger
Noen av de største ulempene med kapasitive sensorer er:

• relativt liten konverteringsfrekvens (overføring);
• behovet for å jobbe med en frekvens over 50 Hz;
• ytelse kan påvirkes av støv og fuktighet, og sensoren kan oppdage feil måling;
• temperaturfølsomhet.

Kapasitive sensorer er enkle å utforme, noe som resulterer i en holdbar og pålitelig design. Parametrene til kondensatoren avhenger bare av dens egenskaper og avhenger ikke av egenskapene til materialene som brukes, hvis de er riktig valgt.

Problemet med deres følsomhet for temperatur kan løses ved å velge riktig materiale for platene og passende isolasjon for feste. Det gjenstår bare å forbedre beskyttelsen mot skadelige effekter av støv, fuktighet og ionestråling, og denne typen sensorer vil ha et enda større bruksområde.

Og til slutt kan vi oppsummere ...

Kapasitive sensorer bruker svært lite mekanisk kraft som de trenger for å flytte den bevegelige delen, justere utgangen til systemet og operere med høy nøyaktighet. Alt dette gjør disse sensorene uunnværlige for nøyaktig måling av ledende og ikke-ledende elementer.

Spørsmål og svar:

Hva er de kapasitive sensorene? Enkeltkapasitiv, dobbeltkapasitiv. I sin tur er de delt inn i: lineære, kantete, inklinometre, nivåsensorer, trykktransdusere.

Hva er kapasitive sensorer ment for og hvordan fungerer de? I slike sensorer endres den målte parameteren, på grunn av hvilken motstanden endres. Slike sensorer brukes til å konvertere verdier for fuktighet, trykk, mekanisk kraft, etc.

Hvordan fungerer en kapasitiv nivåsensor? I en slik sensor, på grunn av en endring i det målte nivået, endres også kapasitansen til kondensatoren (den dannes av sonden og veggene til reservoaret - jo mer væske i reservoaret, jo høyere kapasitet).