Kapasitif sensor: qurilma va ishlash printsipi. Kapasitiv sensorlar: dastur

Zamonaviy sanoat, va kundalik inson inson faoliyati, shuningdek, elektron qurilmalar, har xil holda tasavvur qilish mumkin emas. Ular har bir tarzda bizga yordam, va operatsiyalarni ishlab chiqarish amalga oshirish uchun, ba'zi ularsiz muvaffaqiyatga emas. o'sha "Ansorlardan" uchun, shuningdek, bir Kapasitif Sensor o'z ichiga olishi kerak.

Shunday qilib, Parametrik turi orqali amalga Konverter chaqirdi. ba'zi muhim parametrlarini o'zgartirib qachon hajmi kabi qurilmalar Baholash imkoniyatlar o'zgarishlar orqali amalga oshiriladi. Sodda qilib, ham taxmin o'zgarish qo'yish kapasitansla ba'zi tashqi omillar ta'siri ostida.

Kapasitif Sensor faoliyat tamoyili

Bu nima kapasitif sensorlar bo'ldi. Ular shunday qiyin emas, lekin uni tushunish uchun ishga tamoyili Agar biror narsa bilish kerak. Biz kapasitörün kapasitansı aniqlash tamoyilini eslang bilan boshlash uchun. Bu harakat quyidagi formula bilan ifodalanadi:

C = εεₒS / δ.

Bu ifoda maktab fizika kursidan ko'plarga ma'lum, lekin bu o'zgaruvchilar har bir ma'noni anglatadi xotira va chaqiruv, yangilash uchun zarar bo'lmaydi:

• S - kapasitör plitalari maydoni.
• E - capacitor dizayn ishlatiladigan dielektrik materiallar nisbiy beruvchi.
• εₒ - fizika kabi bo'sh permitivitelerinin bildirmoq uchun.
• δ - shuning uchun u tayinlangan yoki dielektrik plitalari, yoki moddiy bir necha qatlamlari orasidagi masofa qalinligi mumkin.

Shunday qilib, sig'im oson o'zgartirish, yuqoridagi formuladan dan. u qandaydir dielektrik materiallar plastinka maydonda harakat kifoya, o'tkazuvchanligi bilan plitalari yoki to'g'ridan-to'g'ri o'rtasidagi masofa materiallar ishlab chiqarishda foydalaniladigan. Shunga ko'ra, xususan qiymati tanlash faqat qurilma dizaynerlar qo'ygan vazifalar ro'yxatiga bog'liq.

odatdagi tekis yoki silindr CAPACITOR, doimo kapasitansla o'zgarishi olib keladi kosmosda bir nazorat harakatini, kechirmoqda bir plastinka, qaysi - Shunday qilib, biz ham u nuqtai konstruktiv nuqtasi sifatida, sizning qo'lingiz bilan Kapasitif Sensor qilish mumkin. Bu yuqorida ta'rif sizga butunlay chet ta'sir beparvo faqat amal qiladi, deb unutmaslik kerak. Biz bu maqolada yakuniy bo'limda hududda bu haqida ko'proq gaplashamiz.

Bu, masalan, elektron texnika faol moddalar va boshqa xususiyatlari hajmini, amaliy ish, namlik, konsentratsiyasi, ob'ektlarini burchak va chiziqli joy o'lchov hisoblash uchun keng ishlatiladi ma'lum bo'lishi kerak. savolga tarkibiy jihatlariga kelsak, keyin toylari dielektrik materiallar bir astarli, PIN elektrodlar bilan silindr uya ichida, samolyot-parallel amalga oshiriladi, va hatto undan holda dedi.

Bu yerda, kapasitif sensor faoliyat uchun qanday keldi. Ularning bir ishga tamoyili katta batafsil bilish kerak. Ushbu maqolada biz siz uchun foydali bo'lishi mumkin, ayrim formulalar ber.

Formula sensorlar ayrim turdagi ishlash printsipi bayon qilish uchun

Dielektrik Plitalar juda oson bo'lishi mumkin maydonida mumkin o'zgaruvchanligi bilan darajasi sensori quyidagi tenglama yordamida tasvirlab:

C = εεₒaH / δ.

Bu holatda, "X" tomonidan ishlatiladigan elektrodlari raqobatini uzunligi anglatadi. Shunga ko'ra, "A" kapasitörün plitalari kengligi bildiradi. Bunday qurilmalar ular burchak qadriyatlar aniq o'lchov uchun ishlatiladi sanoatining turli sohalarda, qo'llaniladigan qilingan ta'kidlash lozim. Bunday holda signal beruvchi quvvati quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

aniq xuruj o'lchash uchun, siz bir oz farq formulani foydalanish kerak:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Keling, bu tenglamalar qismi bo'lgan o'zgaruvchilar nimani ko'rib chiqaylik:

• r₁ - kondensator plitalari ichki radiusi;
• r₂ - Shu plastinka tashqi radiusi;
• φ - ketma-ket burchak soati (haqiqiy) qiymati o'lchanadi;
• φₒ - ketma-ket burchak boshlang'ich qiymati.

Nihoyat, Biz sozlanishi havo farq bilan kapasitif belgisi operatsion tamoyili ta'riflaydi matematik ifodasi bayon:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Darhaqiqat, tushunib δₒ asosiy rasmiylashtiruvi, xat X plastinka joyidan bir xil miqdor. e'tibor bering! statik xususiyatlari qat'iy chiziqli emas, chunki, turini, odatda darajasi sensori miqdor 0,1δₒ oshmasligi bo'ladi juda kichik joy, o'lchash uchun ishlatiladigan. Tabiiyki, bu vositalar juda ham kichik xatolar juda jiddiy muammolarga olib kelishi mumkin aniq muhandislik, talab qilinadi.

Ular qaerda foydalanish mumkin?

iloji ilova joylari juda xilma-xil. Shunday qilib, deyarli barcha sanoat Bu qurilmalar tomonidan nazorat qilinadi ishlashini, uchratish mumkin. Ular turli tanklar to'ldirish nazorat qilish uchun ishlatiladi, va ularning mazmuni suyuq, gazsimon yoki zaharli modda (gaz sensori) bo'lishi mumkin.

sanoat va normal inson chiqarish faoliyatini tarqalganligi bunday qurilmalar dizayni uchun oliy, yanada ishonchli va oson hisoblanadi. Bu alomatlar birlashtirish, ular ham juda tajovuzkor sharoitida foydalanish mumkin, shunday qilib, yaxshi tanker tutadi.

Bundan tashqari, kapasitif sensor konveyer liniyasi yoki mashina ishlab chiqarish do'koni bo'yicha ishlamasligi, kaliti sifatida foydalanish mumkin. Bu zarur va turli mexanizmlar, eng to'g'ri joylashishni uchun.

yaqinlik datchiklar

Ammo hozir talab katta yaqin Sensor, aynan bir xil printsipi amalga oshiriladi. ularning foydalanish diapazoni ham keng bo'ladi. Bu sanoatning deyarli barcha turdagi ishlashi mumkin qurush xarajat qurilmalar bilan bog'liq. Biroq, bu turdagi qurilmalar eng mashhur tipik sanoat bor:

• plastmassa yoki shishadan yasalgan suyuqlikka to'la shaffof konteynerlar nazorat qilish.
• A o'xshash vazifani tayyor mahsulot shaffof materiallardan tayyorlangan idishlarga qilinadi (shu jumladan, bolalar) oziq-ovqat mahsulotlari, ishlab chiqarishda ular tomonidan amalga oshiriladi. asoslangan Shu tamoyiliga va kapasitif yoqilg'i sensori sifatida toy ish kuni.
• o'rash sim singan xavfli maydonlarni, nazorat uchun.
• tashuvchisi konveyer kamar zarar etkazilishi mumkin o'xshash joylarni nazorat qiladi.
• Alohida-alohida ishlab chiqarilgan mahsulotlar turini (qutilari, shisha konvertatsiya, qadoqlash) nazorat qiladi.

Ajablanarli emas, bu elektron qurilmalar sensorlar nozik muhandislik, energiya ishlab chiqarish va boshqa ko'plab sanoat turli xil eng keng tarqalgan bo'ladi.

Nishab o'lchash uchun priborlar

faqat nisbatan so'nggi yillarda keng tarqalgan bo'lib qolgan qurilmalar kattalik ishlatiladi burchagi sensori to'g'ri proportsional bo'ladi uzatish elektr chiqish signali bilan ta'minlash kichik Kapasitörlü burchak o'lchagich bor.

qurilish bosqichida platformasi hizalama tizimini, terish va texnik qo'llab-quvvatlash nurlari turli xil deformatsiya aniqlash, shuningdek, yo'lning aniq nazorat qilish, temir yo'l og'ish: bu qurilmalar foydalanish eng keng tarqalgan asosiy faoliyat.

Bundan tashqari, foydalanish kabi qurilmalar og'ir yuk avtomobillari va boshqa transport vositalari, liftlar va sanoat ekskavatorlar rulosunu aniqlash va ayniqsa yirik qishloq xo'jaligi va sanoat mashinalari uchun, burchak o'zgartirish darajasini aniqlash.

Juda muhim Kapasitif Sensor yonilg'i darajasi neft sanoati. Ular hatto bir safar o'nlab va toblangan neft mahsulotlarini tonna yuz minglab ko'chirish supertankers qo'llanilmoqda. Bu qurilmalar, hatto kondensat juda ko'p shakllantirish va chang ishlab chiqarish sohasida yuqori darajali (bir xil gaz sensori) juda samarali.

Ular mutlaq va nisbiy bosim darajasi o'lchami qadriyatlar foydalanishni, shuningdek, albatta, kuchli kondensatorlar ishlatiladi deyarli barcha sohalarda juda muhimdir dielektrik materiallar, qalinligini topish.

kapasitif sensorlar asosiy afzalliklari

Bu bir oz boshqacha tamoyillariga shakllanadi o'xshash qurilmalar bilan solishtirganda, kapasitif sensor ko'p afzalliklarga ega ekanligini ta'kidlash lozim. ning bu uslub asosiy afzalliklarini sanab chiqamiz:

• ishlab chiqarish, ular juda oddiy. Bundan tashqari, eng oddiy va arzon materiallar, ularning ishlab chiqarish foydalanish mumkin. Neft sanoati muhim ob'ektlar ishlatiladigan Hatto Kapasitörlü yonilg'i darajasi datchiklar juda sodda hajmi elektr energiyasi iste'moli mumkin bo'lgan eng kam darajasiga ega bo'lishi. Bu xususiyatlari bilan, ular tez-tez yanada qimmat qurilmalar uchun erishib bo'lmaydigan bo'lib sezgirlik, a'lo darajada farq qiladi.
• Amalda, uning bazasida har qanday ko'proq yoki kamroq ishonchli va yuqori sifatli sanoat capacitor sifatida foydalanib, sizning qo'lingiz bilan kapasitif sensor bo'lishi mumkin.
• Ular bor aloqalar yuqori chang va namlik sharoitida ish juda foydalidir, (juda kamdan-kam hollarda bir joriy yig'uvchi ishlatiladi).
• juda uzoq xizmat muddati, birligi bir necha marta ularning past narxini "qaytarib" ga rahbarlik qiladi. Shunga ko'ra, (qator 1200-1700 rubl hisoblanadi narx qaysi) Kapasitörlü sensori juda foydali olish hisoblanadi.
• qurilmaning ko'char qismini ko'chirish uchun hayratlanarli darajada oz harakat qilish talab qilinadi.
• qurilma faqat sanoat faoliyatida foydalaniladigan uskunalar deyarli barcha toifalari bilan birlashtirish juda oson.

salbiy jihatlari

Afsuski, har bir Kapasitörlü sensor muayyan darajada uskunalar Ushbu turdagi keng foydalanish murakkablashtirishi ba'zi kamchiliklari, mavjud. Biz batafsil ularni sanab:

• aylantirish omil (masalan, uzatish) nisbatan past bo'ladi.
• Kichik hajmi va dizayn soddalikni skrining qurilmalar sifatiga juda yuqori talablar nomzod haqiqatiga hissa.
• Yaxshi, kapasitif darajasi sensori (va boshqa shunga o'xshash o'lchash asboblari) faqat 50 Hazrati standart qiymati ancha yuqori chastotada samarali faoliyat ko'rsatishi mumkin.

muhim Anonslar

Biroq, barcha yomon emas. Ko'pchilik ishlab chiqaruvchilar o'z tarkibida kichik o'zgarishlar qilish orqali datchiklar ajoyib ekran xususiyatlarini so'rayman. foydalanish chastotasi kelsak, amalda ular 400 Gts keng tarqalgan sanoat qiymati ajoyib natijalar ko'rsatmoqda.

Biz allaqachon chet ta'sir e'tiborsizlik faqat asosiy formuladan sadoqat haqida suhbatlashdi. Lekin u, bu, albatta, faqat dielektrik plitalari o'rtasidagi masofa o'z hajmiga teng bo'lgan taqdirda salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, deb bilish foydalidir. Bundan tashqari, salbiy ta'sir asosan shunchaki qorovul uzuk yordamida neytrallash mumkin. Bu holda, chegara ta'siri ta'siri ishlatiladigan plitalar orqasida yaxshi o'tkazish mumkin emas.

Yana bir bor, biz bir xil bosim sensorlar Agar marvelously, barqaror ishonchli va arzon tuzilishini yaratish imkonini beradi ajoyib soddaligi bilan ajralib turadi, deb qayd. Agar tanlasangiz dielektrik ishlatiladigan to'g'ri geometrik o'lchamlari mumkin, ayniqsa tashvishli emas, bunday kondansatör materiallar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Shunday qilib, to'g'ri sensor uy-joy ishlab chiqarish uchun metall muhr terib, u qurilma va uning etarli o'qishgan kapasitansla o'zgarishi olib kelishi mumkin deyarli ahamiyatsiz, hatto kuchli harorat tebranishlari bo'ladi. Albatta, bu puxta, xavfsiz holatga bosim sensori va tajovuzkor atrof muhit omillari boshqa bunday ko'rsatkichlarni amalga oshirish uchun zarur qutulmoq emas. ularning soddaligi qaramay, yuqori namlik va nurlanish yuqori darajalari salbiy qurilma ishonchliligini ta'sir qilishi mumkin.

datchiklar tasnifi

odnoemkostnye va dvuhemkostnye: Agar ikkita katta guruhga ishlab chiqarilgan sensorlar barcha turdagi almashish uchun imkon beradi, ularning ishlab chiqarish uchun sanoat jarayonlarda ishlatiladi. ikkinchisi turdagi differentsial va poludifferentsialnye bo'linadi. ning batafsil ularni ko'rib chiqaylik.

Odnoemkostny qurilma. Bu holda, ularning asosiy qismi beri juda oddiy Kapasitif Sensor elektron, o'zgaruvchan kapasitansla eng keng tarqalgan capacitor hisoblanadi. Afsuski, hatto bir oz oshdi namlik va harorat ko'rsatkichlari juda aniq ta'sir aniqligi ega. Shu sababli, turli datchiklar ko'pincha ishlamay bor. Bunday xatolar buyukligini neytrallash uchun, tabaqalashtirilgan tuzilishini foydalanish lozim.

Dvuhemkostny sensori. Aslida, u faqat bunday tabaqalashtirilgan tuzilishi ekan. Bu Kapasitörlü darajasi sensori bunday sxema tomonidan ishlab chiqarilgan qondirish uchun tez-tez mumkin. Bu qurilmalar oldingi modeli asosiy nuqsonlarga xalos, lekin o'z zaif tomonlarini ega. eng muhim qobiliyatlar faqat shu tarzda deb atalmish parazitar kapasitansı bostirish mumkin, chunki, qurilma o'zi va yuzasi o'rtasidagi ikki yoki uch himoyalanganligini simlar foydalanish kerak bo'ladi.

Biroq, bu oson, bu holda, kapasitif sensorlar juda murakkab dastur , e'tiborsizlik evaziga siz juda to'g'ri va nozik qurilma olish, chunki.

qurish datchiklar xususiyat

(Nuqtai dizayn nazaridan) Ko'p hollarda bunday qurilmalar yaratish, muammoli hisoblanadi. Agar salohiyatini o'zgaruvchan darajalarda bilan sensorni yaratmoqchi, bu ayniqsa, to'g'ridir. Biroq, tajribasi ko'plab muammolarning deyarli butunlay to'g'ri kalibrlash va ishlab chiqarish ishlatiladigan yuqori ishlashi materiallari hal etiladi, deb ko'rsatadi. Eng tez-tez ishlab chiqaruvchilar tomonidan duch bu qiyinchiliklar sensorlar dvuhemkostnyh.

Umuman olganda, bu turdagi o'ziga xosligi o'lchash qurilmalar , ular aniq jismoniy ifoda va ma'noga ega ikki jismoniy miqdorda (konteyner) bir o'lchamsiz nisbati sifatida tasvirlaydi mumkin, deb hisoblanadi. Ular xavfsiz deb atalgan bo'lishi mumkin, shunday qilib, "munosabatni oshiradi." Bu qurilmalar (ularni katta plus!) afzalligi ular odatda, uning dizayni, albatta, ekstremal vaziyatlarda va sharoitlarda ishonchli kuchaytiradi salqin, ba'zi standart choralarni yo'q mumkin.

chiziqli enkoderler karakterizasyonu

ko'pincha sanoat muhitda nazorat qilish talab qilinadi bo'lmagan barcha elektr qiymatlari, u juda xilma-xil va ko'p qirrali bo'lib. qat'iy nazorat qilinishi lozim bo'lgan chora-tadbirlar muhim bir qismi, kosmosda yuzalar burchak va chiziqli harakatlar ham turli bo'ling. Agar teshikka mutlaqo yagona elektr maydonini ega, bir kapasitör foydalanayotgan bo'lsangiz, elektron sensorlar quyidagi turlari ikki qilish qiyin emas:

• qaysi elektrodlarning maydoni o'zgaruvchan bo'ladi.
• elektrodlari orasida o'zgaruvchan bo'shliqni borlar.

Birinchi turi ham sezdim kosmosda bir necha tana harakati bo'lishi mumkin, ikkinchi turli foydalanish paytida, albatta, katta harakatini ekranga uchun eng munosib deb tushunish oson, qiymati faqat bir necha mikron tengdir!

tipli o'zgartirishni aniqlash uchun sensorlar

dizayn va maqsad bilan, umuman, deyarli butunlay bir xil oldingi aloqa turiga ular. kichik - o'xshashlik sensorlar ham katta o'lchovlar va elektrodlari o'zlari o'rtasida o'zgaruvchan masofa bilan foydalanish kerak bo'lgan o'zgaruvchi maydoni elektrodlar deb aslida namoyon bo'ladi. Odatda, bunday qurilmalar capacitor plitalari maydoni o'zgartirish imkoniyati bilan, ko'p kesimi qilingan.

Buning uchun, birinchi elektrod u kapasitör dielektrik plitalari yopishni beradi, ikkinchi o'zgarishlar hududga o'z lavozimi nisbatan o'zgartiradi aylanish bilan ko'char milga sobit. Tabiiyki, u kapasitansla bir o'zgarish qayd.

topilmalar

Shunday qilib, biz, asbob darajasida asosiy xususiyatlarini muhokama dizayn xususiyatlari, harakat prinsipi va mumkin bo'lgan texnik yechimlari haqida, ariza, o'z sohalarida haqida o'rgandim. Agar maqolada tushunish mumkin, deb, kapasitif sensorlar Tarqalishi va ularning juda yuqori mashhurlik bunday qurilmalar juda jozibador narxi va hatto qiyin atrof-muhit sharoitida uzoq xizmat muddati asoslangan.

Barcha bu nuqtai konstruktiv nazaridan, barcha bu metr faqat ularni qo'llash bir oz g'alati aytmoqchi ifodalanadi standart kondensatorlar, bor, deb aslida mumkin sharofati bilan. Biroq, siz va yana bir bor keng tamoyillari ish standart Xonalar aks matematik formulalar qarab, o'zingiz uchun topishingiz mumkin.