Capacitive Sensilo: aparato kaj principo de operacio. Capacitive sensores: aplikaĵo

Moderna industrio kaj ĉiutaga homa homaj aktivecoj, ankaŭ, estas neeble imagi sen ĉiaj elektronikaj aparatoj. Ili helpos nin ĉiel, kaj kelkaj fabrikado operacioj plenumi ne sukcesos sen ili. Al tiuj "helpantoj" ankaŭ inkluzivu capacitiva sensor.

Tiel nomata konvertiloj farita de parametra tipo. Mezurado de volumon tiaj aparatoj estas farita per variadoj de kapacitanco al la ŝanĝi de kelkaj gravaj parametroj. Simple dirite, la estimita ŝanĝon en kapacitanco sub la influo de iuj eksteraj faktoroj.

La mastruma principo de la kapacita sensilo

Tion la kapacita sensores. La principo de operacio estas malpli malfacila, sed por kompreni ĝin vi bezonas scii ion. Por komenci ni memoras la principo de determini la kapacitanco de la kondensilo. Tiu ago estas esprimita per jena formulo:

C = εεₒS / δ.

Tiu esprimo estas konata al multaj el la lernejo fiziko kurson, sed ĝi ne doloras por refreŝigi vian memoron kaj revokon, kio signifas ĉiu el la variabloj:

• S - areo de la kondensilo telerojn.
• E - relativa permitivo de la dielektriko materialoj uzitaj en kondensilo dezajno.
• εₒ - kiel en fiziko por signifi permitivo de libera spaco.
• δ - do ĝi povas esti designado aŭ la dikeco de la dielektriko telero, aŭ la distanco inter la pluraj tavoloj de materialo.

Tiel, de la supre formulo ke la kapacitanco ŝanĝos facile. Sufiĉas iel agas sur la areo de la telero de dielektriko materialoj, distanco inter la platoj aŭ rekte kun la permeabilidad uzataj en la fabrikado de la materialo. Laŭe, la elekto de aparta valoro dependas nur de la listo de taskoj kiuj la aparato diseñadores metis.

Tiel, ni povas eĉ fari capacitiva sensor kun viaj manoj, kiel konstrua vidpunkto ĝi estas - la kutima plata aŭ cilíndrica kondensilo, unu telero de kiuj estas konstante spertas kontrolita movado en spaco, kondukanta al ŝanĝo en kapacitanco. Oni devas memori, ke la supre formulo validas nur se vi estas tute neglektante rando efikoj. Ni parolos pli pri tio en la sekcio fino de ĉi tiu artikolo.

Ĝi devus scii, ke tiaj elektronikaj aparatoj estas uzataj vaste por mezuri la angula kaj lineara movoj de objektoj, kalkulante la grandeco, la aplikita laboro, humido, koncentriĝo de aktiva substanco kaj aliaj karakterizaĵoj. Al intenco de la strukturan aspektoj de la demando, tiam diris Bales estas faritaj aviadilon-paralelaj, en cilindraj loĝejojn kun pinglo elektrodoj, kun tegaĵo de dielektriko materialoj, eĉ sen ĝi.

Jen kiel funkcii kapacita sensores. La principo de operacio de kelkaj el ili bezonas scii en granda detalo. En ĉi tiu artikolo donas kelkajn formulojn kiuj povas esti utila por vi.

Formulo por priskribi la komenco de funkciado de iuj tipoj de sensores

Nivelsensilo kun ebla variado de la kvadrata dielektriko telerojn povas esti juste facile priskribita uzante la sekvan ekvacion:

C = εεₒaH / δ.

Per "X" en tiu kazo rilatas al la longo de la koincido de elektrodoj uzita. Laŭe, "al" signifas la larĝo de la platoj de la kondensilo. Estas notinde ke tiaj aparatoj estis aplikita en diversaj kampoj de industrio, kie estas uzataj por preciza mezurado de angula valorojn. kapablo de la transductor en tia kazo estas trovita de la jenan esprimon:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Por precize mezuri la sentemon, Vi devus uzi malmulte malsama formulo:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Ni vidu, kion signifas tiuj variabloj, kiuj estas parto de ĉi tiuj ekvacioj:

• r₁ - interna radiuso de la condensador telerojn;
• r₂ - ekstera radiuso de la sama telero;
• φ - mezurita en la momento (reala) valoro de la koincido angulo;
• φₒ - la komenca valoro de la koincido angulo.

Fine, ni klarigi la matematika esprimo kiu priskribas la mastruma principo de la kapacita kalibraj kun ajustable aero breĉo:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Antaŭvideble, la primara klaro δₒ komprenita, la litero X estas la sama kvanto de movo de la telero. Atentu! Ekde statika karakterizaĵoj ne strikte lineara, tipe la nivelo sensor de la tipo uzita por mezuri tre malgrandaj movoj, kiuj ne superos la kvanto 0,1δₒ. Nature, ĉi tiuj aparatoj estas tre postulis en precizeco inĝenierio, kie eĉ malgravaj eraroj povas kaŭzi tre seriozajn problemojn.

Kie ili uzi?

Areoj de ebla apliko estas ekstreme diversaj. Tiel, en preskaŭ ĉiuj industrioj povas renkonti la operacio, kiuj estas kontrolitaj de tiuj aparatoj. Ili estas uzataj por kontroli la kompletigon de la diversaj deponejoj, kaj ilia enhavo povas esti likva, gasa aŭ eroj (gaso Sensilo).

La prevalencia de industriaj kaj normala homa industria aktiveco estas pli alta, pli fidinda kaj pli facila por desegni tian aparatoj. De la kombino de ĉi tiuj simptomoj, ili estas tiel bona ke oni povas uzi eĉ en ekstreme agresema kondiĉoj validas petrolŝipojn.

Plue, la kapacita sensilo povas esti uzata kiel limo ŝaltilon sur la transportadora linio aŭ maŝino fabrikado butiko. Estas necese kaj por la plej preciza pozicio de diversaj mekanismoj.

proksimeco sentilojn

Sed nun en granda peto proksimeco sensores, kiuj estas faritaj el precize la sama principo. La gamo de ilia uzo estas eĉ pli larĝa. Ĉi tio estas pro la pencon kosto aparatoj kiu povas labori en preskaŭ ĉiuj specoj de industrio. Tamen, estas tipa industrio kie ĉi tiu tipo de teamoj estas la plej populara:

• Kontrolo de la fluido-plenigita travidebla ujoj farita el plasto aŭ vitro.
• Simila funkcio estas farita per ili en la fabrikado de manĝaĵo produktoj (inkluzive de infanoj), kie la finita produkto estas pakita en ujoj faritaj el travidebla materialoj. En la sama principo bazita kaj la laboro de la Bale kiel capacitiva karburaĵo sentilo.
• Por monitori danĝeraj lokoj, kie eblas rompita serpentuma drato.
• Kontroli similajn lokojn kie la portanto bendo transportadora povus damaĝi.
• Individue kontroli la tipo de produktoj produktitaj (konvertiĝo de tedaĵoj, boteloj, ujoj).

Ne surprize, ĉi tiuj elektronikaj aparatoj estas la plej komuna en la precizeco inĝenierio, elektroproduktado kaj multaj aliaj industrioj diversaj sensores.

inclinometers

Mekanismoj kiuj iĝis ofta nur en relative lastatempaj jaroj estas malgranda-granda kapacita inclinometer provizante transdono elektra produktado signalo kies grando estas rekte proporcia al la angulo Sensilo uzita.

La plej ofta grava kampo de uzo de ĉi tiuj mekanismoj: kajo alineación sistemo, determino de la devio kaj deformación de diversaj specoj de teknika subteno traboj, kaj ankaŭ preciza kontrolo de vojo, fervojo trako devio je tiu periodo de lia konstruo.

Cetere, uzante tiaj aparatoj determini la rulo de pezaj kamionoj kaj aliaj veturiloj, liftoj kaj industriaj fosmaŝinoj kaj konstati la gradon de angula movo por agrikulturaj kaj industriaj maŝinoj aparte granda.

Tre grava kapacita sensores karburaĵo nivelo en la industrio petrolera. Ili estas uzataj eĉ en la supertankers kiuj portas en unu vojaĝo dekoj kaj centoj da miloj da tunoj da rafinita oleo produktoj. Ĉi tiuj aparatoj estas ekstreme efika eĉ en tre abunda formado de condensado kaj altgradan polvo produktado areo (la sama gaso Sensilo).

Ili trovas ilian uzon en la mezurado valoroj de la absoluta kaj relativa premo niveloj kaj ankaŭ la dikeco de la dielektriko materialo, kiu estas ekstreme grava en preskaŭ ĉiuj industrioj kie vere potenca kondensatoroj estas uzataj.

La ĉefaj avantaĝoj de kapacita sentilojn

Ni notu, ke la kapacita sensilo havas multajn avantaĝojn kompare kun similaj aparatoj kiuj formiĝas sur iu malsamaj principoj. Ni listigas la ĉefaj avantaĝoj de ĉi tiuj kip:

• En fabrikado, ili estas ekstreme simpla. Krome, la plej simpla kaj malmultekosta materialoj povas esti uzita en ilia produktado. Eĉ kapacita karburaĵo Nivelsensilo uzata en la industrio petrolera de gravaj objektoj havas ekstreme modesta grandeco havas la plej malalta ebla nivelo de konsumo de elektra energio. Kun ĉiuj ĉi tiuj karakterizaĵoj, ili diferencas bonega nivelo de sentemo, kiu estas ofte neatingebla por la pli multekosta aparatoj.
• En komenco, ĝi povas esti capacitiva sensor kun viaj manoj, uzante kiel bazo iu pli malpli fidinda kaj alta kvalito industria kondensilo.
• La kontaktoj ili havas (tre malofte uzis nuna kolektanto), kiu estas ege utila al la laboro en kondiĉoj de alta polvo kaj humido.
• ekstreme longa servo vivo, la unuo ripete sukcesas "rekapti" ilia malalta kosto. Laŭe, la kapacita sensilo (la prezo de kiu estas en la gamo 1200-1700 rubloj) estas ekstreme profita akiraĵo.
• Por movi la meblo parto de la aparato estas postulata por fari surprize malgranda peno.
• La aparato estas tre facile kombini kun preskaŭ ĉiuj kategorioj de teamo kiu estas uzata nur en industriaj aktivecoj.

negativaj aspektoj

Bedaŭrinde, ĉiu kapacita sensilo havas iujn malavantaĝojn, kiu iome kompliki la ĝeneraligita uzo de ĉi tiu tipo de equipamiento. Ni listigi ilin pli detale:

• konvertiĝo faktoro (tio, transdono) estas relative malaltaj.
• Malgrandaj grandeco kaj simpleco de dezajno kontribui al tio, ke la nomumita sufiĉe altaj postuloj sur la kvalito de projekcio aparatoj.
• Bonan kapacita Nivelsensilo (kaj aliaj similaj aparatoj) povas funkcii efike nur al ofteco multe pli alta ol la norma valoro de 50 Hz.

gravaj avizoj

Tamen, ĉiuj ne estas tiel malbona. Multaj fabrikantoj serĉi bonega blindaje karakterizaĵoj de la sensores de farante malgrandaj ŝanĝoj en ilia strukturo. Kaj pri la ofteco de uzo, praktike ili montras bonegajn rezultojn en ĝeneraligita industria valoro de 400 Hz.

Ni jam parolis pri lojaleco al la baza formulo nur se ignorante la rando efiko. Sed ĝi estas utila por scii, ke ĝi povas vere havi negativan efikon nur en la okazaĵo ke la distanco inter la dielektriko telerojn estas komparebla al ilia propra grandeco. Cetere, la negativa efiko povas esti plejparte neŭtrigi simple uzante la gvardio ringo. En ĉi tiu kazo, la efiko de limo efektoj povas transdoni bone preter la uzita telerojn.

Denove, ni rimarku ke la sama premo sensores estas karakterizitaj de rimarkinda simpleco, kiu ebligas al vi krei mirinde stabilaj, durable kaj malkara strukturo. Se vi elektas la ĝustan geometria dimensioj uzita dielektriko estas uzata en la produktado de tia kondensilo materialoj ne povas aparte maltrankviliĝis.

Tiel, ĝuste prenante la metalo poŝtmarkoj por la fabrikado de la sentilo loĝejo, ĝi estas preskaŭ nekonsiderinda eĉ forta temperaturo fluktuoj kiu povus rezultigi ŝanĝon en kapacitanco de la aparato kaj ĝia nesufiĉa legadoj. Kompreneble, ĉi tio ne preterlasi la neceso plenumi funda izolitaj premo sentiloj kaj aliaj tiaj indikiloj de agresema mediaj faktoroj. Malgraŭ ilia simpleco, alta humido kaj levitaj niveloj de radiado povas negative influas la fidindeco de la aparato.

klasifiko de sentiloj

Uzita en industriaj procezoj por ilia produktado permesas dividi ĉiujn tipojn de sensores produktitaj en du grandaj grupoj: odnoemkostnye kaj dvuhemkostnye. Tiu lasta speco estas dividita en diferencialaj kaj poludifferentsialnye. Ni konsideras ilin pli detale.

Odnoemkostny aparato. En ĉi tiu kazo la kapacita sensilo cirkviton ekstreme simpla, pro tio ke lia ĉefa parto estas la plej ofta kondensilo kun varia kapacitanco. Bedaŭrinde, eĉ iomete pliigis humido kaj temperaturo atingis pri la ĝusteco de indikoj tre palpebla efikon. Pro tio, ekzistas diversaj sensiloj ofte paneas. Neŭtrigi la grandon de tiaj eraroj, necesas uzi diferencitaj strukturo.

Dvuhemkostny sentilo. Efektive, ĝi estas ĝuste tia diferencitaj strukturo. Ofte eblas renkonti la kapacita Nivelsensilo estas fabrikita de tia skemo. Ĉi tiuj aparatoj jam liberigxis el la ĉefaj malfacilaĵoj de la antaŭa modelo, sed havas proprajn malfortojn. La plej signifa malavantaĝo estas la bezono por uzi du aŭ tri protektataj dratojn inter la aparato mem kaj la surfaco, ĉar nur tiamaniere povas subpremi la tiel nomata parazita kapacitanco.

Tamen, sufiĉe kompleksa skemo de kapacita sensores en ĉi tiu kazo estas facile ignori, ĉar rekompence vi ricevas ekstreme preciza kaj sentema aparato.

konstruado sensores Specifeco

En multaj kazoj (de la dezajno vidpunkto) la kreo de tiaj aparatoj estas problema. Tiu estas speciale vera kiam vi volas krei Sensilo kun varia niveloj de kapablo. Tamen sperto montras ke multaj el la problemoj solvas preskaŭ tute preciza calibración kaj alta rendimento materialoj uzita en produktado. Plej ofte tiuj malfacilaĵoj alfrontitaj de produktantoj dvuhemkostnyh sensores.

Ĝenerale, la specifecon de ĉi tiu tipo de mezuri aparatoj estas ke ili povas esti prezentita kiel sendimensia kvociento de du fizikaj kvantoj (ujoj) kiu havas preciza fizika esprimo kaj signifo. Tiel ke ili povas esti sekure nomata "sondas la rilaton." La avantaĝo de ĉi tiuj aparatoj (ili grandega plus!) Ĉu ili ĝenerale ne povas havi en lia dezajno iu normo mezuroj kiuj malvarmigi plibonigas fidindeco en vere ekstremaj situacioj kaj kondiĉoj.

Karakterizado de lineara codificadores

Ĉiuj ne-elektra valoroj, kiu estas ofte postulata por kontroli en industria medio, estas ekstreme diversa kaj multfaceta. Signifa parto de la mezuroj kiuj estas submetitaj al striktaj kontroloj, fari angulares kaj lineara movadoj eĉ malsamaj specoj de surfacoj en spaco. Se vi uzas kondensilo kiu havas absolute uniformo elektra kampo en la breĉon, ĝi ne estas tiel malfacile fari sensores elektronikaj du de la sekvaj tipoj:

• Kiun areon de la elektrodoj estas ŝanĝiĝema.
• Kiuj havas ŝanĝiĝeman breĉon inter la elektrodoj.

Estas facile kompreni, ke la unua tipo estas plej taŭga por ripari vere grandajn movojn, kvankam kun la helpo de la dua tipo eĉ povas rimarki tiajn movadojn de la korpo en la spaco, kies grando estas nur kelkaj micronoj!

Sensores de movo de anguloj

Ĝenerale, laŭ dezajno kaj celo, ili estas preskaŭ tute identaj al la tipo ĵus konsiderita. La simileco manifestiĝas en la fakto, ke sensiloj kun diversa elektra areo ankaŭ estu uzataj por grandaj mezuroj, kaj kun varia distanco inter la elektrodoj mem por malgrandaj. Kiel regulo, tiaj aparatoj fariĝas multisekcio, kun la ebleco ŝanĝi la areon de la kondensilo-platoj.

Por atingi ĉi tion, la unua elektrodo estas ligita al la mova arbo, sur kies turno ŝanĝas ĝian pozicion relative al la dua, kiu certigas ŝanĝon en la superpaka zono de la dieléctraj teleroj en la kondensilo. Nature, samtempe la ŝanĝo de kapabloj estas riparita.

Konkludoj

Do ni ekzamenis la ĉefajn karakterizaĵojn de aparatoj de ĉi tiu nivelo, lernis pri la lokoj de ilia apliko, la karakterizaĵoj de la dezajno, la principo de operacio kaj eblaj teknikaj solvoj. Kiel vi povus kompreni de la artikolo, la prevalenco de kapablaj sensoroj kaj ilia ekstreme alta populareco baziĝas sur la tre alloga prezo de tiaj aparatoj kaj la longtempa vivo eĉ en malfacilaj medioj.

Ĉio ĉi ebla pro la fakto, ke, de konstrua vidpunkto, ĉiuj ĉi tiuj metroj estas nur normaj kapabluloj, kiuj karakterizas per iom nekutima maniero uzi ilin. Tamen vi mem trovos tion serĉante denove en matematikaj formuloj, kiuj ĝenerale reflektas la principojn de la operacio de instrumentado.