Capacitive սենսոր: սարքավորումներ եւ սկզբունքը գործում: Capacitive սենսորների: դիմումը

Ժամանակակից արդյունաբերության, եւ առօրյա մարդկային մարդկային գործունեությունը, եւս, որ դա անհնար է պատկերացնել առանց բոլոր տեսակի էլեկտրոնային սարքերի. Նրանք օգնում են մեզ ամեն կերպ, եւ որոշ արտադրական գործունեությունը կատարել չի հաջողվում առանց նրանց: Այդ «օգնողները» պետք է ներառի նաեւ capacitive սենսորային.

Այսպես կոչված, կերպափոխիչներ կողմից պատրաստված պարամետրային տեսակի. Չափում է ծավալի նման սարքերի իրականացվում տատանումները ունակության, երբ փոխվում է որոշ կարեւոր պարամետրերի. Պարզապես, գնահատված փոփոխություն ունակության ազդեցության տակ որոշ արտաքին գործոններով.

Գործող սկզբունքը capacitive սենսորային

Դա այն է, թե ինչ է capacitive սենսորների. Սկզբունքը շահագործման որ նրանք այնքան էլ դժվար է, բայց պետք է հասկանալ, թե այն, դուք պետք է իմանալ, թե ինչ - որ բան. Սկսել հետ մենք հիշում ենք սկզբունքը որոշելիս capacitance է capacitor: Այս ակցիան արտահայտվում է հետեւյալ բանաձեւով.

C = εεₒS / δ:

Այս արտահայտությունը շատերին է հայտնի ից դպրոցի ֆիզիկայի իհարկե, բայց դա չէր խանգարի թարմացնել ձեր հիշողությունը եւ հիշում է, ինչը նշանակում է, յուրաքանչյուր փոփոխականների.

• S - մակերեսը capacitor սալերի.
• E - հարաբերական permittivity է Դիէլեկտրիկ նյութ, որն օգտագործվում է capacitor դիզայնի.
• εₒ, ինչպես նաեւ ֆիզիկայի մատնանշում permittivity ազատ տարածություն:
• δ - ուստի այն կարող է նշանակված կամ հաստությունը Դիէլեկտրիկ ափսեի կամ միջեւ հեռավորությունը մի քանի շերտերի նյութական.

Այսպիսով, վերը նշված բանաձեւով, որ capacitance փոխվել հեշտությամբ. Բավական է ինչ - որ կերպ գործել տարածքում ափսեի Դիէլեկտրիկ նյութ, հեռավորությունը միջեւ սալերի կամ անմիջապես հետ permeability օգտագործվում է արտադրության նյութական. Ըստ այդմ, ընտրությունը առանձնակի արժեք կախված է բացառապես ցանկում խնդիրների, որոնք սարքի դիզայներները սահմանված:

Այսպիսով, մենք կարող ենք նույնիսկ մի capacitive սենսոր ձեր ձեռքերում է, որպես կառուցողական տեսանկյունից այն է, որ սովորական բնակարանի կամ գլանաձեւ capacitor, մեկը ափսե, որի մշտապես զգում է վերահսկվող շարժումը տարածության մեջ, որը տանում է դեպի մի փոփոխության ունակության: Այն պետք է հիշել, որ վերը նշված բանաձեւը ուժի մեջ է միայն այն դեպքում, եթե դուք լիովին անտեսելու եզրին հետեւանքները: Մենք կխոսենք ավելի այս մասին վերջնական բաժնում սույն հոդվածի.

Այն պետք է հայտնի, որ նման էլեկտրոնային տեխնիկայի օգտագործվում են լայնորեն չափման անկյունային եւ գծային տեղաշարժ օբյեկտների, հաշվարկման չափը, կիրառական աշխատանքը, խոնավությունը, կոնցենտրացիան ակտիվ նյութի եւ այլ հատկանիշներով. Ինչ վերաբերում է կառուցվածքային ասպեկտների հարցին, ապա ասաց, հակ են կատարվում ինքնաթիռը զուգահեռ, ի գլանաձեւ housings է PIN- էլեկտրոդներով, մի պաստառում է Դիէլեկտրիկ նյութ, եւ նույնիսկ առանց դրա:

Ահա թե ինչպես պետք է գործել capacitive սենսորների. Սկզբունքը շահագործման ոմանք պետք է իմանալ, թե մեծ մանրամասն. Այս հոդվածում մենք տալիս ենք մի քանի բանաձեւեր, որոնք կարող են օգտակար լինել ձեզ համար.

Formula է նկարագրել սկզբունքը շահագործման որոշակի տեսակի սենսորների

Level ցուցիչ հնարավոր տատանումների հրապարակում Դիէլեկտրիկ ափսեներ կարող է լինել բավականին հեշտությամբ նկարագրված օգտագործելով հետեւյալ հավասարումը:

C = εεₒaH / δ:

Ըստ «X» բառը այս դեպքում վերաբերում է երկարությամբ համընկնումը էլեկտրոդի օգտագործվում. Ըստ այդմ, «ա» նշանակում է լայնությունը ափսեների վրա capacitor: Հարկ է նշել, որ նման սարքեր են կիրառվել տարբեր ոլորտներում արդյունաբերության, որտեղ նրանք օգտագործվում են ճշգրիտ չափման անկյունային արժեքների: հզորությունը transducer նման դեպքում հայտնաբերվել է հետեւյալ արտահայտությամբ:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Որպեսզի ճշգրիտ չափելու զգայունության, դուք պետք է օգտագործեք մի փոքր այլ բանաձեւ:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ:

Եկեք տեսնենք, թե ինչ է նշանակում այն փոփոխականների, որոնք մաս են կազմում այդ հավասարումների:

• r₁ - ներքին շառավղով կոնդենսատոր սալերի.
• r₂ - արտաքին շառավղով նույն ափսեի.
• φ - չափվում պահին (փաստացի) արժեքի համընկնումը տեսանկյունից.
• φₒ - ի նախնական արժեքը համընկնումը տեսանկյունից:

Վերջապես, մենք բացատրել մաթեմատիկական արտահայտությունը, որը նկարագրում է օպերացիոն սկզբունքը capacitive ջրաչափի հետ կարգավորելի օդի բացը:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Ինչպես եւ սպասվում էր, առաջնային մաքրման δₒ հասկացել է, որ նամակ X են նույն գումարը տեղահանումներ ափսեի. Ուշադրություն Քանի որ ստատիկ բնութագրերը չեն խիստ գծային, սովորաբար մակարդակը ցուցիչ տեսակի, որն օգտագործվում է չափել, շատ փոքր տեղաշարժ, որը չի գերազանցում քանակի 0,1δₒ: Բնականաբար, այդ սարքերը կարող են բարձր պահանջարկ ճշգրիտ ճարտարագիտության, որտեղ նույնիսկ չնչին սխալներ կարող է առաջացնել բավական լուրջ խնդիրներ:

Որտեղ կարող են օգտագործվել.

Ոլորտները հնարավոր կիրառման չափազանց բազմազան: Այսպես, գրեթե բոլոր արդյունաբերությունը կարող է հանդիպել գործողությունը, որոնք վերահսկվում են այդ սարքերի. Նրանք օգտագործվում են վերահսկել թռել տարբեր տանկերի, եւ դրանց բովանդակությունը կարող է լինել հեղուկ, գազանման կամ մասնիկներ (գազ սենսոր):

Տարածվածությունը արդյունաբերական եւ նորմալ մարդու արդյունաբերական գործունեության ավելի բարձր, ավելի հուսալի եւ ավելի հեշտ է նախագծել այնպիսի սարքեր: - Ից համադրություն այդ ախտանիշները, նրանք այնքան լավ է, որ նրանք կարող են օգտագործվել նույնիսկ ծայրահեղ ագրեսիվ պայմաններում է պահում նավթի tankers.

Բացի այդ, ունակային ցուցիչ կարող է օգտագործվել որպես սահմանային թույլատրելի միացրեք CONVEYOR գծի կամ մեքենա արտադրական խանութ. Դա անհրաժեշտ է, եւ առավել ճշգրիտ դիրքը տարբեր մեխանիզմներով.

սենսորների

Բայց հիմա մեծ պահանջարկ սենսորների, որոնք պատրաստված ճիշտ նույն սկզբունքով: The շարք դրանց օգտագործման ավելի լայն. Սա պայմանավորված է մի կոպեկ ծախսերի սարքեր, որոնք կարող են աշխատել գրեթե բոլոր տեսակի արդյունաբերության. Սակայն, կան բնորոշ արդյունաբերությունը, որտեղ այս տեսակի սարքավորումների են ամենատարածված:

• Վերահսկում հեղուկով լի թափանցիկ կոնտեյներների պատրաստված պլաստիկ կամ ապակու.
• Համանման ֆունկցիան իրականացվում է նրանց արտադրության պարենային ապրանքների (այդ թվում, երեխաների), որտեղ ավարտվել է արտադրանքը փաթեթավորվում բեռնարկղերով պատրաստված թափանցիկ նյութերից: Է նույն սկզբունքով հիմնված եւ աշխատանքի է bale որպես capacitive վառելիքի սենսորային.
• Մոնիտորինգի համար վտանգավոր տարածքները, որտեղ հնարավոր է կոտրված ոլորուն մետաղալար.
• Վերահսկել նմանատիպ վայրերը, որտեղ փոխադրողը conveyor գոտի կարող է վնասվել:
• Անհատապես վերահսկել տեսակի արտադրանքի (դարձի բանկա, շշերի, Փաթեթավորում):

Զարմանալի չէ, որ այդ էլեկտրոնային սարքերը, որոնք առավել տարածված են ճշգրտության ինժեներական, էլեկտրաէներգիայի արտադրության եւ շատ այլ ոլորտներում տարբեր տվիչների.

inclinometers

Սարքեր, որոնք դարձել են տարածված են միայն համեմատաբար վերջին տարիներին փոքր են չափի capacitive inclinometer ապահովելով փոխանցման էլեկտրական ելքային ազդանշաններ, որի մասշտաբն է ուղիղ համեմատական է անկյան սենսորային օգտագործվում.

Առավել տարածված հիմնական դաշտը օգտագործման այդ սարքերի հարթակ հավասարեցում համակարգի հստակեցում, խոտորում եւ ձեւախախատման տարբեր տեսակի տեխնիկական աջակցության beams, ինչպես նաեւ ճշգրիտ վերահսկման ճանապարհի, երկաթգծային ուղիների շեղում փուլում իրենց կառուցման:

Ավելին, օգտագործելով նման սարքեր որոշելու ժապավենը ծանր բեռնատարների եւ այլ տրանսպորտային միջոցների, վերելակների եւ արտադրական էքսկավատորներ եւ պարզել, աստիճանը Անկյունային գյուղատնտեսական եւ արդյունաբերական մեքենաների առանձնապես խոշոր:

Շատ կարեւոր է capacitive սենսորները վառելիքի մակարդակը նավթարդյունաբերության ոլորտում: Նրանք օգտագործվում են նույնիսկ supertankers որոնք իրականացնում է մեկ ուղեւորության տասնյակ եւ հարյուր հազարավոր տոննա վերամշակված նավթամթերքների: Այդ սարքերը չափազանց արդյունավետ է նույնիսկ շատ առատ ձեւավորման կոնդենսատ եւ բարձր աստիճանից փոշու արտադրության ոլորտում (նույն գազի սենսորային):

Նրանք գտնում են իրենց օգտագործման չափման արժեքների բացարձակ եւ հարաբերական ճնշման մակարդակների, ինչպես նաեւ հաստությունը Դիէլեկտրիկ նյութ, ինչը չափազանց կարեւոր է գրեթե բոլոր ոլորտներում, որտեղ իսկապես հզոր capacitors օգտագործվում են:

Հիմնական առավելությունները capacitive սենսորների

Հարկ է նշել, որ capacitive սենսոր ունի բազմաթիվ առավելություններ, երբ համեմատ նմանատիպ սարքեր են, որոնք ձեւավորվում են ինչ-որ չափով տարբեր սկզբունքների: Եկեք ցուցակին հիմնական առավելությունները այդ kip:

• Արտադրություն, նրանք չափազանց պարզ է. Ի լրումն, առավել պարզ եւ էժան նյութերը կարող են օգտագործվել իրենց արտադրության. Նույնիսկ capacitive վառելիքի մակարդակի սենսորները, որոնք օգտագործվում են նավթային արդյունաբերության կարեւորագույն օբյեկտների ծայրահեղ համեստ չափը պետք է ամենացածր հնարավոր մակարդակը սպառման էլեկտրաէներգիայի. Բոլոր այդ հատկանիշներով, նրանք տարբերվում գերազանց մակարդակը զգայունության, որը հաճախ անհասանելի է ավելի թանկ սարքերի:
• Սկզբունքորեն, դա կարող է լինել մի capacitive ցուցիչ ձեր ձեռքերով, օգտագործելով որպես բազա ցանկացած քիչ թե շատ հուսալի եւ բարձր որակի արդյունաբերական capacitor:
• Այն կոնտակտները նրանք ունեն (շատ հազվադեպ է օգտագործվում է ընթացիկ կոլեկցիոներ), որը չափազանց ձեռնտու է աշխատանքի պայմաններում բարձր է փոշու եւ խոնավության.
• չափազանց երկար ծառայությունը կյանքը, միավորը բազմիցս հաջողվի «վերագրավել են» իրենց ցածր գնով: Ըստ այդմ, ունակային սենսորային (որի գինը տատանվում 1200-1700 ռուբլի) է չափազանց շահավետ ձեռքբերում.
• Շարժվելու համար շարժական մասը սարքի պահանջվում է կատարել զարմանալիորեն քիչ ջանք.
• Սարքը շատ հեշտ է համատեղել գրեթե բոլոր կատեգորիաների սարքավորումների, որը օգտագործվում է միայն արդյունաբերական գործունեության.

բացասական ասպեկտները

Ցավոք, յուրաքանչյուր ունակային սենսորային ունի որոշակի թերություններ, որոնք պետք է որոշակի չափով բարդացնում համատարած օգտագործումը այս տեսակի սարքավորումների. Մենք նշեք դրանք ավելի մանրամասնորեն:

• փոխարկման գործոններն (այսինքն, փոխանցման) համեմատաբար ցածր է:
• Փոքր չափի եւ պարզությունը դիզայնի նպաստում են այն բանին, որ առաջադրված բավականին բարձր պահանջներ որակի վրա ցուցադրումից սարքերի:
• Լավ capacitive մակարդակը ցուցիչ (եւ այլ նմանատիպ չափման գործիքներ), կարող է գործել արդյունավետ է միայն մի հաճախականության շատ ավելի բարձր է, քան ստանդարտ արժեքի 50 Հց.

կարեւոր Ծանուցումներ

Սակայն, ամեն ինչ այնքան էլ վատ չէ: Շատ արտադրողները ձգտում գերազանց պաշտպանող բնութագրերը սենսորների դարձնելով աննշան փոփոխություններ իրենց կառուցվածքով. Ինչ վերաբերում է հաճախականության օգտագործման, գործնականում նրանք ցույց են տալիս գերազանց արդյունքները համատարած արդյունաբերական արժեքի 400 Հց.

Մենք արդեն խոսեցինք հավատարմության հիմնական բանաձեւով, միայն այն դեպքում, եթե հաշվի չառնելով եզրին ազդեցություն: Բայց դա օգտակար է իմանալ, որ դա իսկապես կարող է ունենալ բացասական ազդեցություն է միայն այն դեպքում, որ հեռավորությունը միջեւ դիէլեկտրիկի սալերի համեմատելի է սեփական չափի. Ընդ որում, բացասական ազդեցություն կարող է մեծապես չեզոքացնել պարզապես օգտագործելով պահակ մատանին: Այս դեպքում, որ ազդեցությունը սահմանային հետեւանքների չի կարող փոխանցել նաեւ դուրս օգտագործված ափսեների.

Կրկին, մենք նշում ենք, որ նույն ճնշման սենսորների, որոնք բնութագրվում են մի ուշագրավ պարզությամբ, որը թույլ է տալիս Ձեզ ստեղծել մի սքանչելի կայուն, տեւական եւ ցածր ծախսերի կառուցվածքը. Եթե դուք ընտրել ճիշտ երկրաչափական չափերը, որոնք օգտագործվում Դիէլեկտրիկ, որը օգտագործվում է արտադրության այնպիսի կոնդենսատորը նյութերի չի կարող, հատկապես մտահոգված:

Այսպիսով, ճիշտ ջոկելը մինչեւ մետաղական կնիքը արտադրության սենսորային բնակարանի, դա գործնականում չնչին, նույնիսկ ուժեղ ջերմաստիճանի տատանումներ, որոնք կարող են հանգեցնել փոփոխության ունակության սարքի եւ նրա ոչ ադեկվատ ընթերցումներով: Իհարկե, դա չի վերացնում անհրաժեշտությունը է կատարել մանրակրկիտ մեկուսացած ճնշման սենսորների եւ նման այլ ցուցանիշները շրջակա միջավայրի վնասակար գործոնների. Չնայած իրենց պարզությամբ, բարձր խոնավությունը եւ վերերկրյա ճառագայթման մակարդակների կարող է բացասաբար ազդել հուսալիությունը սարքի.

դասակարգումը սենսորների

Օգտագործվում է արդյունաբերական գործընթացների համար իրենց արտադրության թույլ է տալիս Ձեզ կիսել բոլոր տեսակի սենսորների արտադրված են երկու խոշոր խմբերի `odnoemkostnye եւ dvuhemkostnye: Վերջինս բարի բաժանված է դիֆերենցիալ եւ poludifferentsialnye: Եկեք համարում դրանք ավելի մանրամասնորեն:

Odnoemkostny սարք: Այս դեպքում capacitive սենսորային միացում չափազանց պարզ է, քանի որ նրանց հիմնական մասը հանդիսանում է առավել տարածված capacitor փոփոխական ունակության: Ցավոք, նույնիսկ մի փոքր աճել է խոնավության եւ ջերմաստիճանի ունենալ ճշտության հայտանիշները շատ շոշափելի ներգործության: Այս պատճառով, կան տարբեր սենսորների հաճախ անսարքությունը: Է չեզոքացնել չափը նման սխալներ, դա անհրաժեշտ է օգտագործել տարբերակված կառուցվածքը:

Dvuhemkostny ցուցիչ: Ըստ էության, դա պարզապես նման տարբերակված կառույց: Դա հաճախ կարելի է հանդիպել այն capacitive մակարդակը ցուցիչ որը արտադրվում է նման սխեմայով. Այս սարքեր են առաքվում են հիմնական թերությունների նախորդ մոդելի, բայց ունեն իրենց սեփական թուլությունները: Առավել զգալի թերություն է, որ անհրաժեշտ է օգտագործել երկու կամ երեք պաշտպանված լարերը միջեւ սարքի մեջ եւ մակերեւույթի, քանի որ միայն այդ ձեւով կարելի ճնշել, այսպես կոչված, պարազիտային capacitance.

Սակայն, բավականին բարդ սխեման capacitive սենսորների այս դեպքում դա շատ հեշտ է անտեսել, քանի որ վերադարձի եք ստանալ չափազանց ճշգրիտ եւ զգայուն սարք:

շինարարական սենսորների Կոնկրետություն

Շատ դեպքերում (սկսած նախագծման տեսակետից) ստեղծումը նման սարքերի խնդրահարույց է: Սա հատկապես ճիշտ է, երբ դուք ցանկանում եք ստեղծել մի ցուցիչ փոփոխական մակարդակներում հզորությամբ: Սակայն, փորձը ցույց է տալիս, որ շատերը խնդիրները լուծվում են գրեթե ամբողջովին ճշգրիտ calibration եւ բարձր արդյունավետությամբ նյութերը, որոնք օգտագործվում են արտադրության. Առավել հաճախ այդ դժվարությունները, որոնց հետ բախվում են արտադրողների dvuhemkostnyh սենսորների.

Ընդհանուր առմամբ, կոնկրետություն այս տեսակի չափման սարքերի այն է, որ նրանք կարող են ներկայացվել որպես dimensionless հարաբերակցության երկու ֆիզիկական քանակները (կոնտեյներները), որոնք ունեն հստակ ֆիզիկական արտահայտություն ու նշանակությունը. Այնպես, որ նրանք կարող են անվտանգ է անվանել «զոնդերը այդ հարաբերությունները»: Առավելությունն այդ սարքերի (նրանց մեծ գումարած!) Այն է, որ նրանք ընդհանրապես չեն կարող ունենալ իր դիզայնով որոշ ստանդարտ միջոցներ, որոնք թույն խթանող հուսալիությունը իսկապես ծայրահեղ իրավիճակներում եւ պայմանների:

Բնութագրումը գծային encoders

Բոլոր ոչ էլեկտրական արժեքները, որոնք հաճախ պահանջվում է վերահսկել է արդյունաբերական միջավայրում, դա չափազանց բազմազան է եւ բազմազան: Մի զգալի մասը միջոցառումների, որոնք ենթակա են խիստ վերահսկում, որպեսզի անկյունային եւ գծային շարժումները նույնիսկ տարբեր տեսակի մակերեսների տարածության մեջ. Եթե դուք օգտագործում եք capacitor, որը ունի միանգամայն միատեսակ էլեկտրական դաշտի բացը, որ դա այնքան էլ դժվար է անել, էլեկտրոնային տվիչների երկու հետեւյալ տեսակների.

• , Որի մակերեսը կազմում է էլեկտրոդի է փոփոխական.
• Նրանք, ովքեր ունեն փոփոխական բացը միջեւ էլեկտրոդի.

Դա շատ հեշտ է հասկանալ, որ առաջին տեսակը, առավել հարմար ամրագրելով, իրոք, մեծ շարժումը, իսկ օգտագործելով երկրորդ շարք, կարող է նկատել, նույնիսկ մի մարմին շարժումը տարածության մեջ, որի արժեքը հավասար է ընդամենը մի քանի microns!

Սենսորների որոշման Անկյունային

Ընդհանուր առմամբ, ըստ դիզայնի եւ նպատակի, նրանք գրեթե ամբողջովին նույնական է նախորդ շփման տեսակի. Նմանություն դրսեւորվում է այն փաստը, որ սենսորների են էլեկտրոդներ մի փոփոխական տարածքում պետք է օգտագործել նաեւ խոշոր չափերի, եւ մի փոփոխական միջեւ հեռավորությունը էլեկտրոդի հենց իրենց `փոքր: Որպես կանոն, նման սարքեր են կատարվում բազմաբնակարան սեկցիոն, ինչպես նաեւ հնարավորություն փոխելու տարածքը capacitor ափսեների.

Այս նպատակին հասնելու համար, առաջին էլեկտրոդների ամրագրված է շարժական լիսեռ ռոտացիայի, որն այն փոխում է իր դիրքորոշումը հարաբերական է երկրորդ փոփոխությունը տարածքում, որը ապահովում է համընկնումը է դիէլեկտրիկի ափսեների մեջ կոնդենսատորը. Բնականաբար, երբ այն արձանագրվել է փոփոխություն ունակության:

գտածոները

Այնպես որ, մենք քննարկել հիմնական բնութագրերը մակարդակի գործիքի մասին իմացել են իրենց ոլորտներում կիրառման մասին, նախագծման հատկանիշները, սկզբունքի գործողության եւ հնարավոր տեխնիկական լուծումների: Քանի որ դուք կարող եք հասկանալ, թե հոդվածում, տարածվածությունը capacitive սենսորների եւ նրանց չափազանց բարձր ժողովրդականությունը հիմնված է շատ գրավիչ գնով նման սարքերի եւ սպասարկման երկար կյանք նույնիսկ դժվարին բնապահպանական պայմաններում:

Այս ամենը հնարավոր է շնորհիվ այն բանի, որ, մի կառուցողական տեսանկյունից, այս բոլոր մետր են միայն ստանդարտ կոնդենսատորներ, որոնք բնութագրվում են մի փոքր անսովոր ճանապարհին իրենց դիմումը. Սակայն, դուք կարող եք եւ պարզել ինքներդ, եւս մեկ անգամ նայելով, մաթեմատիկական բանաձեւերի, որ, ընդհանուր առմամբ, արտացոլում են սկզբունքները kip աշխատանքը.