Capacitive sentsore: aparatu eta funtzionamendu printzipioa. Capacitive sentsore: aplikazio

industria modernoak, eta eguneroko giza giza jarduerak, ere, ezinezkoa da gailu elektronikoak mota guztiak gabe imajinatu. laguntzen digu zentzu guztietan, eta batzuek fabrikatzen eragiketak egiteko ez duela horiek gabe arrakasta. "Laguntzaile" horiek ere jaso behar ditu capacitive sentsore bat.

Beraz izeneko parametrikoa motaren arabera egin bihurgailuak. bolumen bat gailu horien Neurketa kapazitantzia aldaerak bidez egiten denean, parametro garrantzitsu batzuk aldatuz. Besterik gabe jarri, estimatzen aldaketa kapazitantzia kanpoko faktore batzuk eraginpean.

eragile capacitive sentsore-printzipioa

Horixe capacitive sentsore. Eragiketa printzipioa ez dira hain zaila, baina ulertu zerbait jakin behar duzu. kondentsadore baten kapazitantzia zehazteko printzipioa gogoratzen dugu hasteko. Ekintza hau da, honako formula bidez adierazten da:

C = εεₒS / δ.

Adierazpen hau eskola fisika ikastaro batetik asko ezagutzen, baina ez luke minik memoria, eta oroitzapen, horrek esan nahi du aldagai bakoitza freskatzeko:

• S - kondentsadore plakak azalera.
• E - material dielektriko capacitor diseinua erabilitako permitibitate erlatiboa.
• εₒ - fisika bezala hutsaren permitibitate adierazteko.
• δ - beraz izendatutako daiteke edo dielektrikoaren plaka, edo material geruzen arteko distantzia lodiera.

Horrela, aurreko formula kapazitantzia aldatzeko erraz batetik. Nahikoa material dielektriko plaka zonaren nolabait jarduteko, plakak edo zuzenean arteko distantzia bat iragazkortasun batera materialaren fabrikazioan erabiltzen. Horrenbestez, balio zehatz aukeraketa araberakoa soilik zein gailu diseinatzaile ezarri dute zereginen zerrendan.

Horrela, nahiz eta ezin dugu zure eskuetan sentsore kapazitiboak bat egin, ikuspuntu eraikitzaile dagoen bezala - ohiko lauak edo zilindrikoa kondentsadore, plaka eta horietako bat da, etengabe kontrolatuta espazioan mugimendu bat da, hau kapazitantzia aldaketa bat dakar bizi. Kontuan hartu behar da, goiko formula baliozkoa dela ertzean ondorioak erabat baztertu, besterik ez. Honi buruz gehiago hitz egin dugu artikulu honen azken atalean.

ezaguna izan behar da, hala nola, etxetresna elektronikoen zabala erabiltzen dira objektu desplazamenduak angular eta lineala neurtzeko, tamaina, aplikatu lana, hezetasuna, kontzentrazioa substantzia aktiboa eta bestelako ezaugarriak kalkulatzeko. Galdera honen egiturazko alderdiak dagokionez, orduan esan bales egiten dira hegazkin-paralelo, pin elektrodo dituen etxebizitza zilindrikoak ere, material dielektriko baten estaldura batekin, eta are hura gabe.

Hona hemen capacitive sentsore funtzionatzeko. horietako batzuk funtzionamendua printzipioa zertan zehaztasun handiz ezagutzen. Artikulu honetan formula batzuk zuretzat baliagarria izan daiteke emango dugu.

Formula sentsore mota batzuen funtzionamendua printzipioa deskribatzeko

Plazaren dielektriko plakak nahiko erraz izan daiteke aldaketa posible sentsore Maila deskribatu ondoko ekuazioa erabiliz:

C = εεₒaH / δ.

"X" kasu honetan erabilitako elektrodoak gainjartzea luzera dagokio. Ondorioz, "a" kondentsadore plakak zabalera adierazten du. Kontuan izan behar da, gailuak, besteak beste, izan dira industriaren hainbat arlotan, non balioak angeluarraren neurketa zehatzak erabiltzen dira aplikatzen. Kasu transduktorea gaitasuna da honako adierazpena arabera aurkitu:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Ordena zehaztasunez neurtzeko sentsibilitatea ere, apur bat beste formula bat erabili behar duzu:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Zer da ekuazio horien zati dira aldagai horiek ekarri Ikus dezagun:

• r₁ - barruko kondentsadorearen plaken erradioak;
• r₂ - kanpoaldeko berean plaka erradioa;
• φ - Momentu (benetako) gainjartzea angelu balioa neurtzen;
• φₒ - hasierako gainjartzea angelu balioa.

Azkenik, adierazpen matematiko eragile erregulagarria aire hutsune batekin capacitive zabalera printzipioa deskribatzen duen azaldu dugu:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Aurrez, lehen sakea δₒ ulertu, gutun X plaka desplazamendu kopuru bera dira. Arreta! ezaugarri estatikoak ez daude hertsiki lineala zenetik, normalean mailan mota sentsorea desplazamenduak oso txikia da, eta horrek ez dio kantitatea 0,1δₒ gainditzen neurtzeko erabiltzen. Jakina, gailu horiek oso zehaztasun ingeniaritza, non nahiz eta txikiak, akats arazo oso larriak eragin ditzake eskatutakoa.

Non erabil daitezke?

Aplikazio posible arloak oso anitzak dira. Honela, ia industria guztietan operazioa dira, gailu hauen bidez kontrolatzen erantzuteko gai. hainbat tankeak betetzen kontrolatzeko erabiltzen dira, eta euren edukiak likido, gas edo partikulak (gas sentsore) izan daitezke.

industrial eta normal giza jarduera industrialaren prebalentzia altuagoa, fidagarriagoak eta errazago gailu, hala nola diseinatu da. sintoma horien konbinazioa aurrera, hain ona dutela erabil daiteke, nahiz eta baldintza oso oldarkorra dira petrolio-ontzi dauka.

Gainera, capacitive sentsore-muga CONVEYOR lerro edo makina fabrikazio denda piztu gisa erabili ahal izango dira. beharrezkoa eta hainbat mekanismo posizionamendua zehatzena da.

hurbiltasun sentsore

Baina orain handia eskaria hurbiltasun sentsore, diren zehazki printzipio bera egina. bere erabilera barrutia are zabalagoa da. Hau da zentimo kostu gailu batean lan egin ahal ia industria-mota guztiak direla eta. Hala ere, badira tipikoa industria non ekipamendu mota hau ezagunenak dira:

• plastikozko edo beirazkoa the arina betetako edukiontzi gardena kontrola.
• antzeko lana da horiek gauzatu food produktuak (haurrak barne), non amaitu produktua material garden egina ontzietan ontziratutako fabrikazioan. printzipio bera oinarritutako eta bale lana capacitive erregai sentsore bat bezala On.
• arriskutsuen guneak, non posible hautsi bihurri alanbre jarraipena egiteko.
• Kontrolatzeko antzeko tokietan garraiolari Zinta hondatuta egon daiteke.
• Banaka ekoitzitako produktu mota (latak, botilak bihurtzea, ontziak) kontrolatzeko.

Ez da harritzekoa, gailu elektronikoak horiek gehien zehaztasun ingeniaritza, energia sortzeko eta beste hainbat industriak sentsore hainbat ohikoa dira.

inclinometers

Hori nagusi bihurtu nahiko azken urteotan bakarrik gailuak formatu txikiko capacitive inklinometroa transmisio elektrikoa irteerako seinale horren magnitude da zuzenean erabili angelu sentsore-proportzionala emateko dira.

plataforma lerrokatzea sistema, deflection eta laguntza tekniko habe mota ezberdinak Deformazio determinazio, baita errepide kontrol zehatza, trenbidearen desbideratzea, beren eraikuntza fasean: ohikoena gailu horien erabilera-eremu nagusiak.

Gainera, besteak beste, gailuak erabiliz heavy kamioi eta bestelako ibilgailuak, igogailu eta industrial excavators roll zehazteko eta nekazaritza eta industria-makinen bereziki handietarako desplazamendu angularra maila ziurtatzeko.

capacitive Oso garrantzitsua sentsore erregai mailako petrolio industrian. Erabiltzen dira, nahiz eta bidaia bat hamarnaka eta findu olioa produktu tona ehunka mila eraman duten supertankers da. Gailu hauek oso are kondentsatu eraketa oso ugaria eta hauts ekoizpen eremuaren maila altua da (gas bera sentsore) eraginkorra.

Euren neurketa absolutua eta erlatiboa presio maila balioak erabiltzeko, baita dielektrikoaren materiala, hau da, oso non benetan indartsua kondentsadoreak erabiltzen dira ia industria guztietan garrantzitsua lodiera aurkitu dute.

sentsore kapazitiboak abantaila nagusiak

Kontuan izan behar da capacitive sentsore abantaila asko ditu denean hori printzipio zertxobait ezberdinak eratzen dira antzeko gailuak alderatuta. Dezagun zerrendatu KIP hauen abantaila nagusia:

• fabrikazio har, oso sinpleak dira. Gainera, material gehien erraza eta merkea, beren ekoizpenean erabili daitezke. Nahiz capacitive erregai mailan petrolioaren industrian objektu garrantzitsu erabilitako sentsore dute tamaina oso xumea izan posible da energia elektrikoaren kontsumo maila baxuenean. Ezaugarri horiekin guztiekin, sentsibilitatea, hau da, askotan gailu garestiagoa for unattainable maila bikaina bereizten dira.
• Printzipioz, zure esku sentsore kapazitiboak bat izan daiteke, bere base gehiago edo gutxiago fidagarriak eta kalitate handiko industria-kondentsadore moduan.
• kontaktuak dute, eta hori oso hautsa altuak eta hezetasun baldintzak lana onuragarria (oso gutxitan egungo biltzen bat erabili).
• oso luze-bizitza, unitatea behin eta berriz kudeatzen "berreskuratzeko" beren kostu txikiko. Horrenbestez, capacitive sentsore (prezioa den barrutia 1200-1700 errublo da) oso errentagarria eskuratzea da.
• mugikorrak gailu zati mugitzen beharrezkoa da ahalegin harrigarriro gutxi egin.
• gailu oso erraza dela jarduera industrial bakarra erabiltzen da ia ekipamendu kategoria guztietako konbinatzen da.

alderdi negatiboak

Zoritxarrez, capacitive sentsore bakoitzak zenbait desabantaila, eta horrek neurri batean ekipamendu mota honen erabilera oso hedatuta zaildu du. Horietako zerrendatu ditugu xehetasun gehiago:

• bihurtze faktore (adibidez, transmisio) nahiko baxua da.
• Tamaina txikia eta diseinu sinpletasunak ere, emanaldia gailuak kalitatearen sarietarako izendatu duten nahiko altua eskariei laguntzea.
• Good capacitive maila sentsore (eta neurtzeko antzeko beste tresna) eraginkortasunez funtzionatzeko maiztasuna 50 Hz balioa estandarra baino askoz handiagoa bakarrik.

oharrak garrantzitsua

Hala ere, guztia ez da hain txarra. fabrikatzaile askok bilatzen bikaina estali sentsore ezaugarriak aldaketa txikiak egiteko bere egitura arabera. erabilera maiztasuna dagokionez, praktikan 400 Hz balioa industrial hedatuago emaitza bikainak erakutsi dute.

Dagoeneko oinarrizko formula jaramonik bada bakarrik puntako eragina leialtasuna buruz hitz egin dugu. Baina komeni da benetan izan ditzakeen eragin negatiboa ekitaldia dielektrikoaren plakak arteko distantzia beren tamaina propioa parekoa bakarrik ezagutzeko. Gainera, eragin negatiboa izango da neurri handi batean neutralizatzeko daiteke, besterik gabe, guardia eraztuna erabiliz. Kasu honetan, mugatik efektuak duen eragina ezin baita transferitzeko erabili plakak haratago.

Berriro ere, kontuan izan ditugun presio bera sentsore dira soiltasuna nabarmenak, horri esker ederki egonkor, iraunkor eta kostu txikiko egitura bat sortu nahi duzu ezaugarri. aukeratzen baduzu erabil dielektriko eskuineko dimentsio geometriko kondentsadore bat, hala nola material ezin bereziki kezkatuta ekoizteko erabiltzen da.

Horrela, behar bezala metal zigilua biltzen sentsorea etxebizitza fabrikatzeko, ia arbuiagarria are indartsu tenperatura gorabeherak horrek gailua eta bere irakurketak eskasa kapazitantzia aldaketa bat eragin du. Noski, horrek ez du beharra sakon presio isolatua sentsore eta beste oldarkorra ingurumen faktoreak adierazle, hala nola burutu ekidin. beren soiltasun guztiz ere, hezetasun handia eta erradiazio maila altxatutako negatiboki eragin dezaketen gailu fidagarritasuna.

sentsore sailkapena

odnoemkostnye eta dvuhemkostnye: prozesu industrial uzten euren ekoizpen bi talde handitan ekoiztutako sentsore mota guztiak partekatu nahi erabiltzen da. Bigarrenak nolako dago diferentziala eta poludifferentsialnye banatuta. Dezagun horiek kontuan hartu xehetasun gehiago.

Odnoemkostny gailua. Kasu honetan capacitive sentsore-zirkuitua oso erraz, beren parte nagusia geroztik kapazitantzia aldakorreko capacitor ohikoena da. Zoritxarrez, nahiz eta hezetasuna eta tenperatura apur bat igo adierazpenak oso hautemangarria eraginaren zehaztasuna bitartez. Horregatik, badira hainbat sentsore askotan matxura. Akatsak horien magnitude neutralizatzeko, beharrezkoa da egitura desberdindu erabiltzeko.

Dvuhemkostny sentsore. Egia esan, besterik horrelako egitura berezia da. askotan posible da capacitive maila sentsore da, besteak beste, eskema bat fabrikatu erantzuteko. Gailu hauek dira aurreko eredua desabantaila nagusia entregatu, baina beren ahuleziak dituzte. Desabantaila esanguratsuenak beharra bizpahiru babestuta hariak erabili gailua bera eta azalera arteko, baita modu honetan bakar-bakarrik deiturikoak parasito kapazitantzia kendu ahal izango da.

Hala ere, capacitive sentsore eskema nahiko sofistikatuak kasu honetan erraza da alde batetara utzi, zeren trukean gailu bat oso zehatza eta sentikorra lortzen duzu.

eraikitzeko sentsore berezitasunak

Kasu askotan (diseinua ikuspuntu batetik) gailuak esaterako sortzea problematikoa da. Hori bereziki egia denean gaitasun-maila aldakorreko sentsore bat sortu nahi duzu. Hala ere, esperientziak erakusten arazo asko konpondu dira ia erabat zehatza kalibrazio eta ekoizpen erabilitako errendimendu handiko materialak. Gehienetan zailtasun horiek aurrean ekoizleek dvuhemkostnyh sentsore.

Oro har, mota honetako berezitasuna neurtzeko gailuak da izango dutela bi magnitude fisikoak (ontziak) eta adierazpen fisiko zehatz eta esanahia dute ratioa dimentsio gisa irudikatzen daiteke. ahal izango dute segurtasunez Beraz, deitu behar "harremana zundak". Gailu horien (horietako plus handi!) abantaila da dutela, oro har, ezin da bere diseinua izan hoztu hori hobetzen benetan muturreko egoeretan eta baldintzetan fidagarritasuna zenbait neurri estandarra.

kodetzaile lineal karakterizazioa

balore ez-elektrikoa Guztiak, askotan beharrezkoa industrial inguru batean kontrolatu, oso anitza eta polifazetikoa da. diren kontrol zorrotzak pasatzen neurrien zati handi bat, mugimendu angular eta lineala ezberdin gainazal mota egiteko espazioan. Hori hutsunea erabat uniforme eremu elektriko ditu kondentsadore bat erabiltzen baduzu, ez da hain zaila sentsore elektronikoak honako mota bi egiteko:

• Bertan, elektrodoen azalera aldakorra da.
• Dutenek elektrodoen arteko aldea aldakorra izan.

Erraza da lehenengo mota hori da gehien mugimendua benetan big konpontzen, bigarren hainbat erabilita nabaritu daiteke, nahiz eta gorputza espazioan mugimendu batzuk, berriz egokiak ulertu, balio horietatik mikra gutxi batzuk bakarrik berdina da!

angeluarra desplazamendu zehazteko Sentsoreak

orokorrean, diseinu eta helburua arabera, ia guztiz berdin aurreko kontaktu mota da. txiki - antzekotasuna da, hain zuzen sentsore duten eremu aldagai baten elektrodoak ere behar dimentsio handiago eta elektrodoak beraiek arteko distantzia aldakorreko batekin erabiltzen dira manifiesta. Normalean, gailu, hala nola egiten diren anitzeko Sekzioaren, kondentsadore plakak azalera aldatzeko aukera.

Helburu hori lortzeko, lehenengo elektrodo baten biraketa mugikorrak ardatz bere jarrera aldaketa bigarren eremu horretan kondentsadore batean dielektriko plakak gainjartzea eskaintzen erlatiboa aldatzen da konpondu. Jakina, noiz kapazitantzia aldaketa bat grabatu zuen.

aurkikuntza

Beraz tresnaren mailan oinarrizko ezaugarriak aztertu ditugu, horien aplikazio arlo buruz ikasi, diseinu ezaugarri, ekintza-printzipioa eta irtenbide tekniko posible buruz. Artikulu batetik ulertzen den bezala, sentsore kapazitiboak nagusitasuna eta bere ospea oso handia dela gailu horien prezioa oso erakargarria da eta zerbitzu-bizitza luzea, nahiz eta ingurumen baldintza zailetan oinarritzen da.

Hori guztia Izan ere, ikuspuntu eraikitzaile batetik, metro horiek guztiak kondentsadoreak estandarra, beren aplikazio modurik ezohiko bat ezaugarri bakarra dira esker. Hala ere, ahal eta aurkituko duzu zuk zeuk, berriro ere formula matematiko islatu printzipioak Kip lan bila.