Mi az a kapacitív érzékelő?
Tartalom
Néhány más típusú érzékelőhöz (például induktív érzékelőkhöz) hasonlóan a kapacitív érzékelők is fizikai érintkezés nélkül működnek a vizsgált objektummal. Más szavakkal, az ilyen típusú érzékelők érintés nélküli eszközök. Használhatók elektromosan vezető és nem vezető anyagok detektálására is. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a kapacitív érzékelők olyan helyeken használhatók, ahol például induktív érzékelők nem alkalmazhatók.
Mi a kapacitív érzékelő, annak felépítése és működési módja
Ez a típusú érzékelő eszközként nem túl összetett, és általában a következőkből áll:
Házak
A test lehetővé teszi az összes elem összegyűjtését egy egészbe. Ezenkívül megbízhatóan védi az elemeket a külső tényezőktől, amelyek befolyásolhatják annak hatékonyságát. A kapacitív érzékelő teste általában sárgarézből vagy poliamidból készül.
csatlakozó
Ez egy speciális gyanta, amely megvédi az érzékelő elemeit a nedvességtől vagy más káros anyagtól.
Trigger
A ravaszt előállítja a szükséges kapcsolási jel teljesítményt és a hiszterézis mennyiségét (ez a bekapcsolás előtti távolság különbség).
LED-ek
A LED-ek gyors beállítást biztosítanak, és jelzik a kapcsoló helyzetét.
Erősítő
A kimeneti jelet a kívánt értékre erősíti.
Demodulátor
A demodulátor addig változtatja a nagyfrekvenciás rezgéseket, amíg a feszültség meg nem változik.
Generátor
Elektromos teret hoz létre, amely a tárgyra hat.
Elektródák
A kapacitív érzékelő munkafelülete általában két elektróda, amelyek kondenzátorlemezként működnek, amelyek a generátor visszacsatoló hurokjához vannak csatlakoztatva. Ő viszont úgy van konfigurálva, hogy megváltoztassa az erejét, amikor az a vezérelt objektumhoz közeledik.
Ezen rezgések eredményeként, amikor az érzékelő egy tárgyhoz közelít, a generátor növekvő amplitúdót generál, amelyet feldolgoz és kimeneti jelet állít elő.
A kapacitív érzékelőket elektromosan vezető tárgyak és dielektromos elemek működtetik. A vezető tárgy közeledtével az érzékelési távolság sokkal nagyobbá válik, mint amikor a teszt tárgyak dielektrikusak (a reakció távolság a dielektromos állandótól függ).
Használat
Az ilyen típusú érzékelők használata rendkívül sokféle és változatos. Szinte az összes iparágban széles körben használják az ipari folyamatirányító rendszerekben.
Használják őket autóipari parkolóérzékelőkben, valamint a tartályok folyékony, ömlesztett és gáz halmazállapotú anyagokkal való töltésének szabályozására, az automatikus vezetékek kapcsolásaihoz, gépközpontokhoz, gépekhez, szállítószalagokhoz, riasztórendszerekhez és egyebekhez.
A kapacitív érzékelők típusai és alkalmazásuk
Közelségérzékelők
Jelenleg az egyik leggyakrabban használt kapacitív szenzor a közelségi szenzor, amelynek amellett, hogy rendkívül megbízható, nagyon sokféle előnye van.
Az ilyen típusú érzékelőket szinte minden területen használják, mivel nagyon költségesek. Ezeket a különféle tartályok töltöttségi szintjének, a feszültség vezérlésének, a gyártósorokban jelentkező problémák jelzésére és másokra használják.
Kapacitív kódolók szögletes és lineáris mozgásokhoz
Az ilyen típusú érzékelőket olyan iparágakban használják, mint a gépipar, az energiaipar, a közlekedés, az építőipar és mások.
Dőlésmérők
A kapacitív inklinométereket olajszinteken alkalmazzák a szintező rendszerekben, a támaszok alakváltozásának meghatározására, az utak és vasutak lejtésének figyelemmel kísérésére és szabályozására építésük során, az autók, hajók, liftek, emelőberendezések, mezőgazdasági gépek minőségének meghatározására a forgó tárgyak szögeltolódásának meghatározására. tengelyekként, fogaskerekekként és mozdulatokként, mind álló, mind mozgatható.
Kapacitív szintérzékelők
Az ilyen típusú érzékelőket az élelmiszeripar, a gyógyszeripar, a vegyipar és a kőolajipar monitoring rendszereiben, a folyamatok szabályozásában és ellenőrzésében használják.
Rendkívül hatékonyak folyadékok, ömlesztett szilárd anyagok, vezetőképes és nem vezető viszkózus anyagok kezelésében, valamint zord munkakörnyezetben olyan helyiségekben vagy helyeken, ahol por vagy kondenzáció halmozódik fel.
A kapacitív érzékelőket széles körben használják olyan iparágakban, amelyek pontos mérést igényelnek a teljes nyomás, a dielektromos anyagok vastagsága, a páratartalom, a lineáris és a szög deformációk stb.
A kapacitív érzékelők osztályozása megvalósításuk módja szerint
A kapacitív érzékelők minden típusa két csoportra osztható: egy és két tartályos érzékelők. Ez utóbbiak további differenciál- és féldifferenciálokra oszthatók.
Az egykapacitású érzékelők egyszerű kialakításúak és változó kondenzátorok. Ennek az érzékelőtípusnak számos hátránya van, amelyek jelentős környezeti hatásokat, például páratartalmat és hőmérsékletet tartalmaznak.
A differenciál kialakítású érzékelők hátránya, hogy különböznek az egyetlen kapacitású érzékelőktől, és a differenciál érzékelőknek legalább három összekötő vezetékük van az érzékelő és a mérőeszköz között a páratartalom és a hőmérséklet negatív hatásainak semlegesítésére.
Ennek a kis hátránynak köszönhetően azonban a differenciálérzékelők jelentősen megnövelik pontosságukat és stabilitásukat, és ezáltal kibővítik alkalmazási területüket.
A kapacitív érzékelők előnyei
A versenyképes optikai, induktív és piezoelektromos érzékelőkhöz képest a kapacitív érzékelőknek számos előnye van, többek között:
- könnyű gyártás - olcsó anyagokat használnak a kapacitív érzékelők gyártásához, ami befolyásolja a termék végső árát;
- kis méret és súly;
- alacsony energia fogyasztás;
- nagyfokú érzékenység;
- érintkezés nélküli (nem kell, hogy a tanulmány tárgya közelében legyenek;
- hosszú élettartam;
Az érzékelő kialakításának könnyű adaptálása különböző feladatokhoz és mérésekhez.
Korlátozások
A kapacitív érzékelők néhány legnagyobb hátránya:
- viszonylag alacsony átváltási arány (átadás);
- 50 Hz feletti frekvencián való munkavégzés szükségessége;
- a teljesítményt befolyásolhatja a por és a nedvesség, és az érzékelő hibás mérést észlelhet;
- hőmérséklet-érzékenység.
A kapacitív érzékelők egyszerűen megtervezhetők, így tartós és megbízható kialakítást eredményeznek. A kondenzátor paraméterei csak annak jellemzőitől függenek, és nem függnek a felhasznált anyagok tulajdonságaitól, ha helyesen vannak kiválasztva.
Hőmérséklet-érzékenységük problémája megoldható a lemezekhez megfelelő anyag kiválasztásával és a rögzítésükhöz szükséges szigeteléssel. Már csak a por, a nedvesség és az ionsugárzás káros hatásaival szembeni védelem javítása marad, és az ilyen típusú érzékelők még szélesebb körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek.
És végül összefoglalhatjuk ...
A kapacitív érzékelők nagyon kis mechanikai erőt használnak fel, amelyre szükségük van a mozgó rész mozgatásához, a rendszer teljesítményének beállításához és nagy pontosságú működéshez. Mindez nélkülözhetetlenné teszi ezeket az érzékelőket a vezető és nem vezető elemek pontos méréséhez.
Kérdések és válaszok:
Mik azok a kapacitív érzékelők? Egykapacitív, kettős kapacitív. Viszont fel vannak osztva: lineáris, szögletes, dőlésmérőkre, szintérzékelőkre, nyomásátalakítókra.
Mire valók a kapacitív érzékelők és hogyan működnek? Az ilyen érzékelőkben a mért paraméter megváltozik, ami miatt az ellenállás megváltozik. Az ilyen érzékelőket a páratartalom, a nyomás, a mechanikai erő stb. értékeinek konvertálására használják.
Hogyan működik a kapacitív szintérzékelő? Egy ilyen érzékelőben a mért szint változása miatt a kondenzátor kapacitása is megváltozik (a szonda és a tartály falai alkotják - minél több folyadék van a tartályban, annál nagyobb a kapacitás).
