Што е капацитивен сензор?

Како и некои други видови сензори (на пример, индуктивни сензори), капацитивните сензори работат без физички контакт со предметот што се испитува. Со други зборови, овие типови сензори се уреди без контакт. Тие можат да се користат за откривање на електрично спроводливи и непроводни материјали. Поради ова својство, капацитивните сензори може да се користат на места каде што, на пример, индуктивните сензори не се применливи.

Што е капацитивен сензор, неговата структура и режим на работа

Овој тип на сензор не е многу сложен како уред и обично се состои од:

Куќишта

Телото овозможува да се соберат сите елементи во една целина. Покрај тоа, таа обезбедува сигурна заштита на елементите од надворешни фактори кои можат да влијаат на нејзината ефикасност. Телото на капацитивниот сензор обично е изработено од месинг или полиамид.

Конектор

Тоа е специјална смола која ги штити елементите на сензорот од влага или други штетни материи.

Чкрапало

Тригерот ја генерира потребната моќност на сигналот за вклучување и количината на хистереза ​​(ова е разликата во растојанието пред да се вклучи).

LED диоди

LED диоди овозможуваат брзо поставување и ја означуваат положбата на прекинувачот.

Засилувач

Го засилува излезниот сигнал до посакуваната вредност.

Демодулатор

Демодулаторот ги менува осцилациите на висока фреквенција додека не се промени напонот.

Генератор

Создава електрично поле кое делува на објектот.

Електроди

Работната површина на капацитивниот сензор е обично две електроди кои дејствуваат како кондензаторски плочи кои се поврзани со колото за повратни информации на генераторот. За возврат, тој е конфигуриран да ја менува својата моќ кога се приближува кон контролираниот објект.

Како резултат на овие вибрации, како што сензорот се приближува до некој објект, генераторот генерира зголемена амплитуда, која се обработува и произведува излезен сигнал.

Капацитивните сензори се водат од електрично спроводливи објекти и диелектрици. Како што се приближува проводен објект, растојанието за осетливост станува многу поголемо отколку кога тест објектите се диелектрици (растојанието на реакцијата зависи од диелектричната константа).

Користете
Употребата на сензори од овој тип е исклучително широка и разновидна. Тие се широко користени во системите за контрола на индустриските процеси во скоро сите индустрии.

Тие се користат во сензори за паркирање автомобили и за контрола на полнењето на резервоарите со течни, рефусни и гасовити материи, за прекинувачи на автоматски линии, за машински центри, автомобили, транспортери, алармни системи и други.

Видови капацитивни сензори и нивна примена

Сензори за близина

Во моментов, еден од најчесто користените капацитивни сензори се сензорите за близина, кои освен што се исклучително сигурни, имаат и многу широк спектар на предности.

Сензорите од овој тип се користат во скоро сите области бидејќи се многу разумни цени. Тие се користат за следење на нивото на полнење на разни контејнери, контролен напон, за сигнализирање во случај на проблеми во производните линии и други.

Капацитивни енкодери за аголни и линеарни движења

Сензори од овој тип се користат во индустрии како што се машинско инженерство, енергија, транспорт, градежништво и други.

Инклинометри

Капацитивни инклинометри се користат на нафтените платформи во системите за израмнување, за да се утврди деформацијата на потпорите, да се следи и контролира наклонот на патиштата и железниците за време на нивната изградба, да се утврди квалитетот на автомобилите, бродовите, лифтовите, опремата за подигнување, земјоделските машини за да се утврди аголното поместување на ротирачките објекти, како што се како шахти, запчаници и механизми, стационарни и подвижни.

Сензори на капацитивно ниво

Сензорите од овој тип се користат во системите за следење, регулирање и контрола на процесите во прехранбената, фармацевтската, хемиската и нафтената индустрија.

Тие се исклучително ефикасни во течности, масовни цврсти материи, проводни и непроводливи вискозни медиуми и во сурова внатрешна средина или места каде што се собира прашина или кондензација.

Капацитивни сензори се широко користени во индустриите кои бараат точно мерење на вкупниот притисок, дебелината на диелектричните материјали, влажноста, линеарните и аголните деформации и други.

Класификација на капацитивни сензори според методот на нивно спроведување

Сите видови капацитивни сензори може да се поделат во две групи: сензори со еден и два резервоари. Последните се поделени на диференцијални и полудиференцијални.

Сензорите со еден капацитет имаат едноставен дизајн и се променливи кондензатори. Овој тип на сензор има неколку недостатоци, кои вклучуваат значителни влијанија врз животната средина, како што се влагата и температурата.

Недостаток на сензорите со диференцијален дизајн е тоа што тие се разликуваат од сензорите со еден капацитет, а диференцијалните имаат најмалку три поврзувачки жици помеѓу сензорот и мерниот уред за да се неутрализираат негативните ефекти на влагата и температурата.

Сепак, поради овој мал недостаток, диференцијалните сензори значително ја зголемуваат нивната точност и стабилност и со тоа го прошируваат нивното поле на примена.

Позитивни страни на капацитивни сензори
Во споредба со конкурентните оптички, индуктивни и пиезоелектрични сензори, капацитивните сензори имаат многу предности, вклучувајќи:

• леснотија на производство - се користат евтини материјали за производство на капацитивни сензори, што влијае на крајната цена на производот;
• мала големина и тежина;
• мала потрошувачка на енергија;
• висок степен на чувствителност;
• безконтактно (не мора да бидат во близина на објектот на студијата;
• долг работен век;

Лесно прилагодување на дизајнот на сензорот за различни задачи и мерења.

Ограничувања
Некои од најголемите недостатоци на капацитивните сензори се:

• релативно мала стапка на конверзија (трансфер);
• потребата да се работи на фреквенција над 50 Hz;
• перформансите можат да бидат засегнати од прашина и влага, а сензорот може да открие неправилно мерење;
• чувствителност на температурата.

Кондензаторните сензори се едноставни за дизајнирање, што резултира со издржлив и сигурен дизајн. Параметрите на кондензаторот зависат само од неговите карактеристики и не зависат од својствата на употребените материјали, ако се правилно избрани.

Проблемот на нивната чувствителност на температурата може да се реши со избирање на соодветен материјал за плочите и соодветна изолација за нивно прицврстување. Останува само да се подобри нивната заштита од штетните ефекти на прашина, влага и јонско зрачење, а овој вид сензори ќе има уште поширок спектар на апликации.

И, конечно, можеме да резимираме ...

Капацитивните сензори користат многу мала механичка сила што им е потребна за да го придвижат подвижниот дел, да го прилагодат излезот на системот и да работат со голема точност. Сето ова ги прави овие сензори неопходни за точно мерење на спроводливи и непроводни елементи.

Прашања и одговори:

Кои се капацитивните сензори? Едно-капацитивен, дво-капацитивен. За возврат, тие се поделени на: линеарни, аголни, клинометри, сензори за ниво, претворувачи на притисок.

За што се наменети капацитивните сензори и како функционираат? Во таквите сензори, измерениот параметар се менува, поради што се менува отпорот. Таквите сензори се користат за претворање на вредностите на влажност, притисок, механичка сила итн.

Како функционира капацитивниот сензор за ниво? Во таков сензор, поради промена на измереното ниво, се менува и капацитетот на кондензаторот (го формираат сондата и ѕидовите на резервоарот - колку повеќе течност е во резервоарот, толку е поголем капацитетот).