什么是电容传感器?
像其他一些类型的传感器(例如,电感式传感器)一样,电容式传感器无需与被研究对象进行物理接触即可工作。 换句话说,这些类型的传感器是非接触式设备。 借助它们的帮助,可以检测到导电和非导电材料。 由于这种特性,电容式传感器可用于不适合使用电感式传感器的地方。
什么是电容传感器,其设备和操作模式
这种类型的传感器作为设备不是很复杂,通常包括:
住房
这种情况使将所有元件组装成一个组件成为可能。 此外,它还提供了可靠的保护,使其免受可能影响其有效性的外部因素的影响。 电容传感器的外壳通常由黄铜或聚酰胺制成。
连接器
这是一种特殊的树脂,可保护传感器元件免受潮气或其他有害物质的侵害。
触发
触发器产生必要的开关信号功率和磁滞值(这是接通前的距离之差)。
发光二极管
LED提供快速设置并指示开关的位置。
功放
将输出增强到所需的值。
解调器
解调器改变高频振荡直到电压改变。
发电机
它产生作用在物体上的电场。
电极
电容传感器的工作表面通常是两个电极,它们充当电容器板,并连接到发电机反馈电路。 反过来,他配置为在接近受控对象时更改其力量。
这些振动的结果是,当传感器接近物体时,发生器会产生一个增大的幅度,该幅度将被处理并产生一个输出信号。
电容传感器由导电物体和电介质驱动。 随着导电物体的接近,响应距离变得比测试物体是电介质时大得多(反应距离取决于介电常数)。
使用
这种类型的传感器的用途非常广泛且多样。 它们广泛用于几乎所有行业的工业过程控制系统中。
它们用于汽车停车传感器,并控制液体,散装和气态物质在储罐中的填充,自动线路上的断路器,机器中心,机器,输送机,警报系统等。
电容式传感器的类型及其应用
接近传感器
当前,最常用的电容传感器之一是接近传感器,它不仅非常可靠,而且具有非常广泛的优势。
由于这种传感器的成本非常合理,因此几乎可以在所有领域中使用。 它们用于控制各种容器的填充水平,控制电压,以在生产线等出现问题时发出信号。
电容传感器,用于角度和线性运动
这种类型的传感器用于诸如工程,能源,运输,建筑等行业。
测斜仪
电容式倾角仪用于水准仪系统中的石油平台上,以确定支撑件的变形,监测和控制道路和铁路在施工过程中的倾斜度,确定汽车,轮船,电梯,起重设备,农业机械的质量,以确定旋转物体的角度位移,例如固定和移动的轴,齿轮和机构。
电容式液位传感器
这种类型的传感器用于食品,制药,化学和石油行业的监控系统,过程的调节和控制。
当与液体,散装物料,导电和非导电粘性物质一起使用时,以及在灰尘或冷凝物积聚的房间或地方的恶劣工作条件下,它们非常有效。
电容式传感器广泛用于需要精确测量总压力,介电材料厚度,湿度,线性和角度变形等的行业。
电容传感器的实现方法分类
所有类型的电容式传感器可以分为两组:带一个和两个容器的传感器。 后者又分为微分和半微分。
具有一个电容的传感器具有简单的设计,并且是具有可变电容的电容器。 这种类型的传感器有几个缺点,其中包括诸如湿度和温度之类的重大环境影响。
具有差动设计的传感器的缺点在于,它们不同于具有单个电容的传感器,而差动传感器在传感器和测量设备之间至少具有三根连接线,以抵消湿度和温度的负面影响。
然而,由于这个小缺点,差分传感器大大提高了其精度和稳定性,从而扩大了其范围。
电容传感器的优点
与竞争性光学,电感和压电传感器相比,电容传感器具有许多优势,包括:
- 易于生产——廉价材料用于制造电容式传感器,这会影响产品的最终价格;
- 体积小,重量轻;
- 低功耗;
- 高度敏感;
- 非接触式(他们不必靠近研究对象;
- 使用寿命长;
传感器设计可轻松适应各种任务和测量。
限制
电容式传感器的最大缺点是:
- 相对较小的转换(传输)系数;
- 需要以高于50 Hz的频率工作;
- 灰尘和湿气会影响性能,并且传感器会检测到错误的测量值;
- 温度敏感性。
电容式传感器以其简单性而著称,这使得创建持久,可靠的设计成为可能。 如果正确选择电容器的参数,则仅取决于电容器的特性,而不取决于所用材料的特性。
它们对温度的敏感性问题可以通过为板选择合适的材料和为它们的紧固选择合适的绝缘来解决。 仍然只是要改善其免受灰尘,湿气和离子辐射的有害影响的保护,这种类型的传感器将具有更广泛的应用范围。
最后,我们可以总结一下...
电容式传感器使用非常小的机械力来移动运动部件、调整系统的输出并以高精度运行。 所有这些使得这些传感器对于精确测量导电和非导电元件必不可少。
问题与解答:
什么是电容式传感器? 单电容,双电容。 反过来,它们又分为:线性、角度、倾角仪、液位传感器、压力传感器。
电容式传感器的用途是什么?它们是如何工作的? 在这种传感器中,测量参数发生变化,因此电阻发生变化。 此类传感器用于转换湿度、压力、机械力等值。
电容式液位传感器如何工作? 在这样的传感器中,由于测量液位的变化,电容器的电容也会发生变化(它由探头和容器壁形成——容器中的液体越多,容量越大)。