Kapasitif sensor: aparatur sarta prinsip operasi. sensor kapasitif: aplikasi

industri modéren, sarta kagiatan manusa manusa sapopoé, teuing, mustahil mun ngabayangkeun tanpa sadaya sorts alat éléktronik. Aranjeunna ngabantu urang dina unggal jalan, sarta sababaraha manufaktur operasi nedunan teu sukses tanpa aranjeunna. Pikeun jalma "helpers" ogé kedah ngawengku sensor kapasitif.

Disebut converters dijieun ku tipe parametrik. Ukur volume Alat sapertos anu dipigawé ngaliwatan variasi capacitance lamun ngarobah tina sababaraha parameter penting. Kantun nempatkeun, estimasi robah di capacitance dina pangaruh sababaraha faktor éksternal.

Prinsip operasi di sensor kapasitif

Éta naon nu sensor kapasitif. Prinsip operasi aranjeunna henteu kitu hésé, tapi ngartos eta nu peryogi kauninga hal. Pikeun dimimitian ku kami ngelingan prinsip nangtukeun capacitance of kapasitor dina. Peta ieu dikedalkeun ku rumus:

C = εεₒS / δ.

éksprési ieu dipikanyaho seueur ti Tangtu fisika sakola, tapi teu bakal menyakiti mun refresh memori anjeun sarta ngelingan, nu hartina masing-masing tina variabel:

• S - wewengkon pelat kapasitor.
• E - permitivitas relatif tina bahan diéléktrik dipaké dina rarancang kapasitor.
• εₒ - sakumaha dina fisika mun denote permitivitas rohangan bébas.
• δ - sangkan bisa ditunjuk atawa ketebalan tina piring diéléktrik, atawa jarak antara sababaraha lapisan bahan.

Ku kituna, tina rumus di luhur yén capacitance nu ngarobah gampang. Suffice eta kumaha bae meta dina wewengkon piring tina bahan diéléktrik, jarak antara lempengan atanapi langsung kalayan perméabilitas nu dipaké di pabrik bahan. Sasuai, seleksi nilai husus gumantung solely dina daptar tugas nu désainer alat geus disetel.

Ku kituna, urang malah tiasa ngadamel sensor kapasitif jeung leungeun anjeun, salaku titik konstruktif of view ieu - nu biasa datar atawa cylindrical kapasitor, salah piring nu geus terus ngalaman gerakan dikawasa dina spasi, nu ngabalukarkeun robahna capacitance. Eta kudu inget yén rumus di luhur nyaeta valid ngan lamun sagemblengna neglecting épék ujung. Ieu gé ngobrol ngeunaan ieu dina bagian ahir artikel ieu.

Eta kudu dipikawanoh yen panerapan éléktronik sapertos anu dipaké sacara éksténsif pikeun ngukur displacements sudut sarta liniér objék, ngitung ukuran, karya dilarapkeun, kalembaban, konsentrasi zat aktif sarta ciri séjén. Kalawan hal ka aspék struktural patarosan, mangka ngawaleur jibril bales dijieun pesawat-paralel, dina housings cylindrical kalawan éléktroda pin, ku pinding tina hiji bahan diéléktrik, komo tanpa eta.

Di dieu téh kumaha carana beroperasi sensor kapasitif. Prinsip operasi sawatara di antarana peryogi kauninga di jéntré hébat. Dina artikel ieu kami masihan sababaraha rumus nu bisa jadi mangpaat pikeun anjeun.

Rumus keur nerangkeun prinsip operasi jenis nu tangtu sensor

sensor tingkat kalawan kamungkinan variasi kuadrat pelat diéléktrik bisa adil gampang dijelaskeun ngagunakeun persamaan di handap:

C = εεₒaH / δ.

Ku "X" dina hal ieu nujul kana panjang ti tumpang tindihna of éléktroda dipaké. Sasuai, "a" ngalambangkeun rubak elat tina kapasitor dina. Ieu kudu dicatet yén alat sapertos geus dilarapkeun di sagala widang industri, dimana maranéhna digunakeun pikeun ngukurna tepat nilai sudut. Kapasitas anu transduser bisi kitu ieu kapanggih ku ekspresi handap:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Dina raraga akurat ngukur sensitipitas, Anjeun kedah ngagunakeun rumus rada beda:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Hayu urang tingali naon anu dimaksud ku eta variabel anu bagian tina persamaan ieu:

• r₁ - radius jero tina lempengan condenser;
• r₂ - radius luar piring sarua;
• φ - diukur dina nilai moment (aktual) tina sudut tumpang tindihna;
• φₒ - ajén awal sudut tumpang tindihna.

Tungtungna, urang ngajelaskeun ekspresi matematika anu ngajelaskeun prinsip operasi tina gauge kapasitif kalawan gap hawa adjustable:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Predictably, a clearance primér δₒ dipikaharti, hurup X nyaéta jumlah sarua tina kapindahan tina piring. Nengetan! Kusabab ciri statik henteu mastikeun linier, ilaharna sensor tingkat tipe nu dipaké pikeun ngukur displacements pisan leutik, nu moal ngaleuwihan 0,1δₒ kuantitas. Alami, alat ieu anu kacida nungtut di rékayasa precision, dimana sanajan kasalahan minor bisa ngabalukarkeun masalah rada serius.

Dimana tiasa aranjeunna dipaké?

Area aplikasi mungkin pisan rupa-rupa. Ku kituna, dina ampir sakabéh industri bisa minuhan operasi, nu dikawasa ku alat ieu. Éta téh dipaké pikeun ngadalikeun keusikan tina rupa tanghi, sarta eusi maranéhna tiasa cair, gas atawa particulate (sensor gas).

The Prévalénsi aktivitas industri industri jeung normal manusa leuwih luhur, leuwih dipercaya jeung gampang mendesain Alat sapertos. Ti gabungan gejala ieu, aranjeunna jadi alus éta maranéhna bisa dipaké sanajan dina kondisi pisan agrésif nahan tankers minyak.

Saterusna, sensor kapasitif bisa dipaké salaku switch wates dina garis conveyor atanapi mesin warung manufaktur. Ieu perlu sarta pikeun positioning paling akurat rupa mékanisme.

sensor deukeutna

Tapi kiwari di paménta hébat sensor deukeutna, nu dijieun tina kahayang prinsip nu sarua. Kisaran pamakéan maranéhanana nyaéta malah leuwih lega. Ieu alatan alat ongkos Penny nu bisa gawe di ampir sakabéh jenis industri. Sanajan kitu, aya industri has mana jenis ieu pakakas anu pang populerna:

• Kadali nu peti transparan cairan-kaeusi dijieunna tina palastik atawa kaca.
• A fungsi sarupa anu dipigawé ku maranéhna di pabrik produk pangan (kaasup barudak), dimana produk rengse ieu rangkep dina peti anu dijieun tina bahan transparan. Dina prinsipna sarua dumasar sarta hasil karya bale salaku sénsor suluh kapasitif.
• Pikeun ngawaskeun wewengkon picilakaeun, dimana mungkin pegat pungkal kawat.
• Ngadalikeun tempat sarupa mana pamawa conveyor sabuk bisa ruksak.
• Individual ngadalikeun tipe produk dihasilkeun (konversi kaléng, botol, bungkusan).

Teu heran, ieu alat éléktronik anu paling umum dina rékayasa precision, generasi kakuatan tur loba industri lianna rupa sensor.

inclinometers

Alat anu jadi kaprah ukur dina taun kawilang panganyarna anu leutik-ukuran inclinometer kapasitif nyadiakeun transmisi listrik sinyal kaluaran anu gedena téh langsung sabanding jeung sensor sudut dipaké.

médan utama paling umum ngeunaan pamakéan sahiji alat ieu: Sistim platform alignment, tekad anu deflection na deformasi tina rupa-rupa pangrojong teknis balok, kitu ogé kadali tepat jalan, kareta api lagu simpangan di panggung konstruksi maranéhanana.

Leuwih ti éta, maké alat sapertos nangtukeun roll tina truk beurat jeung kandaraan sejen, elevators na syarap industri jeung ascertain darajat kapindahan sudut pikeun mesin agrikultur jeung industri utamana badag.

kapasitif pohara penting tingkat suluh sensor dina industri minyak. Éta téh dipaké sanajan dina supertankers nu mawa dina hiji puluhan lalampahan tur ratusan rébu ton produk minyak disampurnakeun. Alat ieu pisan éféktif malah dina formasi pisan loba pisan condensate sarta gelar luhur wewengkon produksi debu (sensor gas sami).

Aranjeunna manggihan pamakéan maranéhanana dina nilai ukuran anu ngagambarkeun tingkat tekanan mutlak tur relatif ogé ketebalan tina bahan diéléktrik, nu penting pisan dina ampir sakabéh industri mana kapasitor sabenerna ampuh téh dipaké.

Kaunggulan utama sensor kapasitif

Ieu kudu dicatet yén sensor kapasitif boga loba kaunggulan lamun dibandingkeun sareng alat sarupa nu ngawujud dina prinsip rada béda. Hayu urang daptar kaunggulan utama Kip ieu:

• Dina manufaktur, aranjeunna pisan basajan. Sajaba ti éta, bahan paling basajan tur mirah bisa dipaké dina produksi maranéhanana. Malah sensor tingkat suluh kapasitif dipaké dina industri minyak bumi objék penting mibanda ukuran pisan modest boga tingkat panghandapna mungkin tina konsumsi énergi listrik. Sareng sadaya ciri ieu, maranéhna béda tingkat alus teuing tina sensitipitas, nu mindeng unattainable pikeun alat nu leuwih mahal.
• Sacara prinsip, eta tiasa janten sensor kapasitif jeung leungeun anjeun, make salaku dasarna sagala beuki atanapi kirang dipercaya jeung tinggi kualitas industri kapasitor.
• Kontak dipibanda (jarang dipake hiji kolektor ayeuna), anu pisan mangpaat pikeun karya dina kondisi debu tinggi na asor.
• hirup jasa pisan lila, unit sababaraha kali manages "nangkep balik" cost maranéhna low. Sasuai, sensor kapasitif (harga sahiji nu di rentang 1200-1700 rubles) mangrupakeun akusisi pisan nguntungkeun.
• Pikeun pindah bagian movable alat anu diperlukeun sangkan heran saeutik usaha.
• alat nu pisan gampang pikeun ngagabung jeung ampir kabéh kategori pakakas anu digunakeun ngan dina kagiatan industri.

aspék négatip

Hanjakal, unggal sensor kapasitif boga drawbacks tangtu, anu ka extent tangtu ngahesekeun pamakéan nyebar tina tipe ieu pakakas. Urang daptar aranjeunna dina leuwih jéntré:

• Faktor konversi (i.e., transmisi) relatif low.
• Ukuran leutik sarta kesederhanaan desain nyumbang kana kanyataan yén bieu tungtutan rada luhur dina kualitas Alat screening.
• Alus sensor tingkat kapasitif (jeung instrumen ukur sarupa séjénna) tiasa beroperasi sacara efektif ngan dina frékuénsi loba nu leuwih luhur ti éta nilai baku tina 50 Hz.

Notices penting

Najan kitu, sagala teu jadi goréng. Loba pabrik neangan ciri shielding unggulan di sensor ku nyieun parobahan minor dina struktur maranéhanana. Sedengkeun pikeun frékuénsi pamakéan, dina prakna aranjeunna némbongkeun hasil alus teuing di ajén industrina nyebar 400 Hz.

Urang geus dikaitkeun kasatiaan kana rumus dasar wungkul lamun ignoring efek ujung. Tapi éta mangpaat uninga yen bener bisa boga pangaruh négatip ukur dina acara éta jarak antara lempengan diéléktrik nyaeta comparable mun ukuran sorangan. Leuwih ti éta, pangaruh négatip bisa sakitu legana neutralize saukur maké cingcin jaga. Dina hal ieu, dampak épék wates teu bisa nransper ogé saluareun elat dipaké.

Sakali deui, urang dicatet yén sensor tekanan sami dicirikeun ku kesederhanaan luar biasa, nu ngidinan Anjeun pikeun nyieun struktur marvelously stabil, awét sarta low-ongkos. Lamun anjeun milih dimensi geometric bener dipaké diéléktrik dipaké dina produksi misalna bahan kapasitor teu tiasa utamana rusuh.

Ku kituna, neuleu picking nepi ka cap logam pikeun pembuatan tina perumahan sensor, éta fluctuations hawa malah kuat praktis negligible nu bisa ngahasilkeun parobahan dina capacitance sahiji alat jeung maca inadequate na. Tangtu, ieu teu obviate kudu nedunan sensor tekanan terasing teleb sarta indikator sapertos sejen tina faktor lingkungan agrésif. Sanajan kesederhanaan maranéhanana, kalembaban anu luhur sarta kadar luhur: radiasi bisa négatip mangaruhan reliabiliti alat.

Klasifikasi sensor

Dipaké dina prosés industri pikeun produksi maranéhanana ngidinan Anjeun pikeun babagi sagala jenis sensor dihasilkeun kana dua grup badag: odnoemkostnye na dvuhemkostnye. Jenis dimungkinkeun dibagi kana diferensial na poludifferentsialnye. Hayu urang nganggap eta di leuwih jéntré.

alat Odnoemkostny. Dina hal ieu sensor circuit kapasitif pisan basajan, saprak bagian utama maranéhanana teh kapasitor paling umum kalawan variabel capacitance. Hanjakal, sanajan mangrupa asor rada ningkat jeung hawa gaduh dina akurasi indikasi dampak pisan tangible. Kusabab ieu, aya rupa sensor mindeng gangguan. Pikeun neutralize gedéna kasalahan misalna, perlu migunakeun struktur differentiated.

sensor Dvuhemkostny. Sabenerna, éta ngan struktur differentiated misalna. Ieu sering mungkin pikeun minuhan sensor tingkat kapasitif ieu dijieun ku skéma kitu. Alat ieu dikirimkeun ti drawbacks utama modél saméméhna, tapi boga kelemahan sorangan. Nu disadvantage paling signifikan nyaéta kudu ngagunakeun dua atawa tilu kawat shielded antara alat didinya jeung beungeut, sabab ukur dina ragam ieu bisa ngurangan nu disebut capacitance parasit.

Sanajan kitu, hiji skéma cukup canggih sensor kapasitif dina hal ieu nya éta gampang pikeun malire, sabab di balik anjeun meunang hiji alat pisan akurat jeung sénsitip.

diwangun sensor Kaspésifikan

Dina loba kasus (ti titik design of view) kreasi sejen kitu masalah. Ieu hususna leres nalika rék nyieun sensor kalawan tingkat variabel kapasitas. Sanajan kitu, pangalaman nunjukeun yen loba masalah anu direngsekeun ampir sakabéhna calibration akurat jeung bahan kinerja tinggi dipaké dina produksi. Paling sering kasusah ieu Nyanghareupan ku produser dvuhemkostnyh sensor.

Sacara umum, spésifisitas tina tipe ieu alat ngukur nyaeta aranjeunna bisa digambarkeun salaku rasio tanpa dimensi dua kuantitas fisik (peti) anu boga ekspresi fisik tepat jeung harti. Ambéh maranéhanana bisa aman disebut "panyilidikan hubungan". Kauntungannana alat ieu (aranjeunna badag tambah!) Dupi anu aranjeunna umumna teu bisa mibanda dina rarancang na sababaraha ukuran baku nu niiskeun ngaronjatkeun reliabiliti dina situasi jeung kaayaan estu ekstrim.

Characterization of encoders linier

Kabéh nilai non-listrik, anu geus sering diperlukeun pikeun ngadalikeun dina lingkungan industri, eta pisan rupa-rupa sarta multifaceted. Hiji bagian signifikan tina ukuran anu tunduk kana kadali nu ketat, sangkan gerakan sudut sarta liniér malah rupa béda tina surfaces dina spasi. Lamun ngagunakeun kapasitor nu boga médan listrik pancen seragam dina jurang, teu jadi susah nyieun sensor éléktronik dua jenis di handap:

• Nu wewengkon éléktroda nyaeta variabel.
• Jalma anu boga gap variabel antara éléktroda.

Ieu gampang keur ngarti yén jenis munggaran téh paling cocog pikeun ngaropéa gerakan bener badag, bari ngagunakeun rupa kadua bisa noticed malah sababaraha gerak awak dina spasi, ajén tina anu sarua jeung ukur sababaraha microns!

Sensor pikeun nangtukeun nu kapindahan sudut

Sacara umum, ku rarancang jeung tujuanana, aranjeunna ampir sakabéhna idéntik jeung tipe kontak harita. Kasaruaan ieu manifested dina kanyataan yen sensor anu éléktroda sahiji wewengkon variabel kedah ogé dipaké pikeun dimensi leuwih gede sarta kalayan jarak variabel antara éléktroda sorangan - leutik. Ilaharna, alat sapertos dijieun multi sectional, kalawan kamungkinan ngarobah wewengkon elat kapasitor.

Pikeun ngahontal ieu, hiji éléktroda munggaran dibereskeun kana aci movable di rotasi anu eta robah posisi relatif -na pikeun wewengkon robah kadua nu nyadiakeun tumpang tindihna nu elat diéléktrik dina kapasitor dina. Alami, nalika eta dirékam parobahan dina capacitance.

timuan

Sangkan ngabahas ciri dasar tina tingkat instrumen, diajar ngeunaan wewengkon maranéhanana aplikasi, ngeunaan fitur desain, prinsip Peta sarta mungkin solusi teknis. Salaku tiasa ngartos tina artikel, nu Prévalénsi sensor kapasitif sarta popularitas pisan luhur maranéhanana dumasar kana harga pisan pikaresepeun alat sapertos sarta hirup layanan lila malah dina kaayaan lingkungan hésé.

Kabéh ieu mungkin berkat kanyataan yén, ti titik konstruktif of view, sadaya méter ieu ngan kapasitor baku, nu dicirikeun ku cara rada mahiwal tina aplikasi maranéhanana. Najan kitu, anjeun tiasa jeung manggihan keur diri, sakali deui pilari di Rumusna matematik nu lega ngagambarkeun prinsip Kip karya.