Kapazitiv Sensor: Apparat a Prinzip vun Operatioun. Capacitative Sensoren: Applikatioun

Modern Industrie, an alldeeglechen Mënsch mënschlechen Aktivitéiten, zevill, ass et onméiglech, ouni all Zorte vu elektronesch Apparater virzestellen. Si hëllefen eis an allen Hisiichten, an e puer Operatiounen Fabrikatioun gelengt et zu Leeschtunge net ouni si. Zu deenen "hëlle-" soll gehéiert och eng capacitive Sensor.

Sougenannten vun parametric Typ huet converters. Moosse vun engem Volume esou Apparater ass duerch Variatiounen vun capacitance gesuergt wou vun e puer wichteg Parameteren änneren. no einfach, de geschate Verännerung capacitance ënner dem Afloss vun e puer externen Faktoren.

De Betribssystemer Prinzip vun der capacitive Sensor

Dat ass wat d'capacitive detektéieren. De Prinzip vun der Operatioun si net sou schwéier, mee et ze verstoen Dir braucht eppes ze wëssen. Ze fänken mat mir de Prinzip vun der Bestëmmung vun der capacitance vun der capacitor Intrig. Dës Aktioun ass duerch déi folgend Formule ausgedréckt:

C = εεₒS / δ.

Dësen Ausdrock ass bekannt ze vill aus der Schoul Physik natierlech, mä et wier net un Update Är Erënnerung an dât schueden, déi all vun der Verännerlechen heescht:

• S - Beräich vun der capacitor Placke.
• E - relativ permittivity vun der dielectric Material an capacitor Design benotzt.
• εₒ - wéi an der Physik ze Geleeënheet permittivity vun gratis Plaz.
• δ - sou kann et tëscht de verschiddene Schichten vun Material bzw. der deck vun der dielectric Risotto, oder d'Distanz ginn.

Also, aus der uewen Formule datt d'capacitance einfach änneren. Duer et iergendwéi Akt op der Géigend vun der Risotto vun dielectric Material, eng Distanz tëscht de Placke oder direkt mat der permeability an der Fabrikatioun vun der Material benotzt. Anere Wierder, hänkt d'Auswiel u besonnesch Wäert eleng op d'Lëscht vun den Aufgaben, déi den Apparat Designer gesat hunn.

Sou, kënne mir och e capacitive Sensor mat Hänn, als konstruktiv Siicht maachen et ass - den üblechen Appartement oder zylindresch capacitor, ee Risotto vun déi permanent eng kontrolléiert haten Bewegung am Raum ass erliewen, déi am capacitance zu enger Ännerung féiert. Et soll Bedenken, déi virun Formule valabel ass nëmmen wann Dir misst Wäitschoss Effekter sinn vernoléissegen. Mir wäert méi iwwer dëst an der Finale Sektioun vun dësem Artikel schwätzen.

Et soll bekannt datt esou elektronesch Apparater der dréiende a Linearschrëft rullen vun Objete benotzt ginn, oofhalen der Gréisst extensiv fir Moossen, déi applizéiert Aarbecht, Fiichtegkeet, Konzentratioun vu aktiv Substanz an aner Charakteristiken. Mat wat fir d'strukturell Aspekter vun der Fro, sot dann sinn Stréihbotten feieren Fliger-parallel, an zylindresch Haiser mat PIN gedränkt, mat engem Doropshin vun engem dielectric Material, an souguer ouni et.

Hei ass wéi capacitive detektéieren ze bedreiwen. De Prinzip vun der Operatioun vun e puer vun hinnen brauchen an super Detail ze wëssen. An dësem Artikel ginn mir puer Formelen déi fir Iech nëtzlech kann.

Formel de Prinzip vun der Operatioun vun verschidden Zorte vu Capteuren ze beschreiwen

Niveau Sensor mat méiglech Variant vun der Feld dielectric Placke éischter kann einfach beschriwwen benotzt dëse Equatioun:

C = εεₒaH / δ.

Vun "X" an dësem Fall rappeléiert der Längt vun der iwwerlageren vun gedränkt benotzt. Anere Wierder, ADR "engem" d'Breet vun der Placke vun der capacitor. Et soll feststellen, datt esou Apparater hunn an verschiddenen Beräicher vun der Industrie applizéiert ginn, wou se fir korrekt Moosse vun dréiende Wäerter benotzt ginn. Muecht vun de Better gëtt reduzéiert an engem esou Fall ass vun de folgende Ausdrock fonnt:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Fir der Empfindlechkeet zu präziist Moossnam, sollt Dir eng liicht anescht Formule benotzen:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Loosse mer kucken, wat vun deene Verännerlechen gemengt ass, dass en Deel vun dëse Equatioune sinn:

• r₁ - zentrale Radius vun der condenser Placke;
• r₂ - baussenzegen Radius vun der selwechter Risotto;
• φ - am Moment (aktuell) Wäert vun der iwwerlageren Wénkel gemooss;
• φₒ - der éischter Wäert vun der iwwerlageren Wénkel.

Endlech, erkläre mir déi mathematesch Ausdrock dass de Betribssystemer Prinzip vun der capacitive Jauge mat metallen Loft Spalt beschreift:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Euro soll abréngen, δₒ enger Primärschoul Minnen verstan, de Bréif X sinn déi selwecht Quantitéit vun Verleeen vun der Risotto. Bezuelen Opmierksamkeet! Zanter statesch Charakteristiken net streng linear sinn, typesch den Niveau Sensor vum Typ benotzt ganz kleng rullen ze moossen, déi der Quantitéit 0,1δₒ net däerfte ginn. Natierlech, sinn dës Apparater héich an Präzisioun Déifbau verlaangt, wou och kleng Feeler relativ sérieux Problemer féieren kann.

Wou kënne se benotzt ginn?

Beräicher vun méiglech Applikatioun sinn extrem Objeten. Sou, an quasi all Industrien kann d'Operatioun treffen, déi duerch dës Apparater kontrolléiert ginn. Si benotzt d'Fëllung vun de verschiddenen Panzer ze kontrolléieren, an hir Inhalter kann flësseg, Gas oder particulate (Gas Sensor) ginn.

D'prevalence vun Industrie an normal mënschlech industriell Aktivitéit ass méi héich, méi zouverlässeg an einfach esou Apparater ze Design. Aus der Kombinatioun vun dëse Symptomer, si sinn esou gutt, datt se och an extrem aggressiv Konditiounen benotzt ginn kann hält Ueleg Tanker.

Ausserdeem, kann de capacitive éichter als Limite schalt op der conveyor Linn oder Maschinn Fabrikatioun Buttek benotzt ginn. Et ass noutwendeg a fir déi genee Positioun vun verschidde Mechanismen.

Atomkraaftwierk detektéieren

Mä elo am grouss Nofro Atomkraaftwierk detektéieren, déi vu genee deem selwechten Prinzip gemaach ginn. D'Gamme vun hire Gebrauch ass esouguer indirekten. Dat ass wéinst der Penny kascht Apparater, datt quasi all Zorte vu Industrie schaffen zu kënnen. Mä et sinn typesch Industrie wou dës Zort Equipementer sinn déi populär:

• Kontroll vun der Flesseggassystem-gefëllt transparent Behälter vun Plastik oder Glas feieren.
• Eng ähnlech Funktioun ass vun hinnen an der Fabrikatioun vun Liewensmëttelproduktioun (dorënner Kanner) gesuergt, wou de fäerdege Produit am Behälter war vun transparent Material KOMBINÉIERT ass. Op déi selwecht Prinzip baséiert an der Aarbecht vun der Bale als capacitive Brennstoff Sensor.
• Fir geféierlech Beräicher Iwwerwachung, wou méiglech WINDING Drot gebrach.
• Kontroll ähnlechen Plazen wou de Numm Fërderband beschiedegt ginn hätt.
• Kontroll individuell der Zort vun Produkter produzéiert (Konversioun vun Béchsen, Fläschen, Verpakung).

Net verwonnerlech, dës elektronesch Apparater sinn déi gemeinsam an der Präzisioun Déifbau, Muecht Generatioun a vill aner Industrien ville detektéieren.

inclinometers

Apparater, datt nëmmen verwandelt an relativ leschte Jore ginn hu si kleng-Stad capacitive inclinometer Transmissioun elektrescht Signal Wasserstoff hir Hellegkeet suergt ass dem Wénkel Sensor benotzt direkt proportional.

De stäerkste gemeinsam grousse Beräich vun Benotzung vun dësen Apparater: Plattform Formatioun System, Determinatioun vun der Linn drécke an Deformatiounen vun verschidden Arte vu technesch Ënnerstëtzung Trägere, wéi och genee Kontroll vun Strooss, Eisebunn Streck deviation op der Etapp vun hirem Bau.

Desweideren, bestëmmen mat sou Apparater de Rullo schwéier Camionen an aner Gefierer, Lifter an industriell excavators an aner Gewerkschaften den Ofschloss vun dréiende Verleeen fir Landwirtschaft an industrielle Maschinnen besonnesch grouss.

Ganz wichteg capacitive detektéieren Brennstoff Niveau am Ueleg Industrie. Si sinn och an der supertankers benotzt déi zu eent Rees Zénger an honnerte vun dausende vun Tonnen vun raffinéiert Ueleg Produiten droen. Dës Apparater sinn extrem effektiv och am ganz räich Équipe vun condensate an engem héije Mooss vun Stëbs Produktioun Géigend (déi selwecht Gas Sensor).

Si fannen hir Benotzung vun der Miessung Wäerter vun der absolut a relativ Drock Niveau wéi och de deck vun der dielectric Material, wat an bal all Industrien extrem wichteg ass, wou wierklech mächteg capacitors benotzt ginn.

D'Haaptvirdeeler vun capacitive detektéieren

Et soll feststellen, datt d'capacitive Sensor vill Virdeeler huet, wann am Verglach mat ähnlechen Apparaten, déi op e bësse verschidde Prinzipien geformt sinn. Loosst d'Haaptvirdeeler vun dësen KIP Lëscht:

• An Fabrikatioun, sinn se extrem einfach. Zousätzlech, déi einfach an bëlleg Materialien kann an hirer Produktioun benotzt ginn. Och capacitive Brennstoff Niveau detektéieren an der llt Industrie wichteg Objete gebraucht hunn extrem bescheidener Gréisst déi ënnescht méiglech Niveau vum Konsum vun elektresch Energie hunn. Mat all Charakteristiken, ënnerscheeden se excellent Niveau vun Empfindlechkeet, déi fir de méi deier Apparater oft unattainable ass.
• Am Prinzip, kann et engem capacitive Sensor mat Hänn ginn, wéi hir Basis mat all méi oder manner zouverlässeg an héichwäerteg industriell capacitor.
• D'Kontakter si hunn (Ganz benotzt seelen eng aktuell Sammelstécker), déi zu Konditiounen vun héich Stëbs a Fiichtegkeet zu der Aarbecht extrem positiv ass.
• extrem laang Service Liewen, verwalt der Eenheet ëmmer un "erëm fänke" hir héich Käschten. Anere Wierder, de capacitive Sensor (de Präis vun deem an der Rei ass 1200-1700 Rubelen) ass extrem rentabel Acquisitioun.
• Fir d'Vill Deel vun der Apparat Plënneren ass néideg fir verwonnerlech bëssen Effort maachen.
• Den Apparat ass ganz einfach mat bal all Kategorien vu Geräter ze kombinéieren, datt nëmmen an industriell Aktivitéite benotzt ginn ass.

negativ Aspekter

Leider huet all capacitive Sensor bestëmmte Nodeeler, déi zu engem gewësse Mooss d'verbreet Benotzung vun dëser Zort Equipementer komplizéiere. Mir setzen se an den Detail:

• Konversioun Faktor (i.e., Iwwermëttlung) ass relativ niddereg.
• Kleng Gréisst a Simplicitéit vun Design bäidroen zu der Tatsaach, datt déi relativ héich Ufuerderungen op der Qualitéit vun Duerchmusterung Apparater nominéiert.
• Good capacitive Niveau Sensor (an aner ähnlech Instrumenter Moossen) kann Bedreiwen effektiv just op enger Frequenz vill méi héich wéi de Standard Wäert vun 50 Hz.

wichteg Notifikatioune

Mä alles ass net sou schlecht. Vill Produzenten sichen excellent shielding Charakteristiken vun der detektéieren duerch nees kleng Ännerungen an hirer Struktur. Wéi fir d'Frequenz vun benotzen, an Praxis weisen se exzellent Resultater an verbreet industriell Wäert vun 400 Hz.

Mir hu schon iwwert Loyalitéit un der Basis Formule geschwat nëmmen wann Beim Wäitschoss Effekt Rücksicht huelen. Mä et ass nëtzlech ze wëssen, datt et wierklech en negativen Effekt nëmmen am Fall hun kann dass d'Distanz tëscht dem dielectric plaquen hir eege Gréisst vergläichbar ass. Desweideren, kann den negativen Effet haaptsächlech ginn neutraliséiert einfach de Gard Ring benotzt. An dësem Fall, Transfert den Impakt vun Grenz Auswierkunge kann net gutt iwwer d'benotzt Placke.

Nach eng Kéier, Note mir dass déi selwecht Drock detektéieren duerch eng bemierkenswäert Simplicitéit charakteriséiert sinn, wat Dir e marvelously stabil, laang halen a niddereg-Käschten Struktur ze schafen erlaabt. Wann Dir d'Recht geometreschen Dimensiounen benotzt dielectric wielen ass an der Produktioun vun esou engem capacitor Material benotzt kann net besonnesch Suergen.

Sou, richteg d'Metal Timberen fir d'Fabrikatioun vun Sensor Wunneng plécke huet, ass et praktesch negligible souguer staark Temperatur variabel déi zu engem Changement zu capacitance vum Apparat a seng mëttelméisseg Moossungen Resultat kéint. Natierlech, heescht dat de Besoin net obviate grëndlech isoléiert Drock detektéieren an aner esou Indicateuren vun aggressiv Ëmwelt- Faktore ze Leeschtunge. Trotz hirem Simplicitéit kann héich Fiichtegkeet an nik Niveau vun Stralung negatif der Zouverlässegkeet vun der Apparat Afloss.

Klassifikatioun vun detektéieren

Benotzt an industriell Prozesser fir hir Produktioun erlaben Iech all Zorte vu detektéieren an zwou grousse Gruppen produzéiert ze deelen: odnoemkostnye an dvuhemkostnye. Dësen Typ ass an differentiell an poludifferentsialnye ënnerdeelt. Loosst d'betruecht se am Detail.

Odnoemkostny Apparat. An dësem Fall de capacitive Sensor Circuit extrem einfach, well hir längsten Zäit ass déi gemeinsam capacitor mat ofwiesselnd capacitance. Leider hunn, och e bësse méi Fiichtegkeet an Temperatur op der Richtegkeet vun Indikatiounen ganz siichtbarst Impakt. Well vun dësem, ginn et verschidde detektéieren oft Feelfunktioun. Zu der Hellegkeet vun esou Feeler ze neutraliséieren, ass et néideg ënnerscheet Struktur ze benotzen.

Dvuhemkostny Sensor. Eigentlech, et ass just eng esou ënnerscheet Struktur. Et ass oft méiglech d'capacitive Niveau Sensor ass hiergestallt vun esou engem Schema ze treffen. Dës Apparater sinn aus der Haaptrei Nodeeler vun der viregter Modell geliwwert, mä hunn hir eege Schwächten. Déi bedeitendst Nodeel ass de Besoin zwee oder dräi shielded Dréit ofgepëtzt tëscht dem Apparat ze benotzen selwer an der Uewerfläch, well just an dësem Manéier de sougenannte parasitic capacitance oofgesinn kann.

Mä eng éischter mechanesch Schema vun capacitive detektéieren an dësem Fall et einfach ass ze ignoréieren, well am Retour Dir eng extrem genee a sensibel Apparat kritt.

Gebaier ze detektéieren Spezifizitéit

A ville Fäll (aus dem Design Siicht) d'Kreatioun vun esou Apparaten ass problematesch. Dëst ass virun allem wouer wann Dir e Sensor mat ofwiesselnd Niveau vun Kapazitéit ze schafen wëllen. Allerdéngs weist Erfahrung, dass vill vun de Problemer an Produktioun bal komplett korrekt Eechung an héich performant Material benotzt geléist sinn. Meeschter dacks dës vun Produzenten konfrontéiert Schwieregkeeten dvuhemkostnyh detektéieren.

Am Allgemengen, d'Spezifizitéit vun dësem Typ vun Miessunge Apparater ass, datt se als dimensionless Verhältnis vun zwee kierperlech Quantitéite vertruede ginn (Container) deen enger preziser kierperlech Ausdrock a Bedeitung hunn. Sou datt si Fluchtweeër genannt ginn "Ämter der Relatioun." De Virdeel vun dësen Apparater (hinnen grousse plus!) Ass dat si generell net zu sengem Design puer Standard Mesuren hu kann dass Zouverlässegkeet cool an wierklech extrem Situatiounen a Konditiounen verbessert.

Characterization vun linear encoders

All Net-elektresch Wäerter, déi néideg ass oft an eng industriell Ëmwelt ze Kontroll, et ass extrem Objeten a ville Beräicher. E groussen Deel vun de Mesuren, déi bis strenge Kontrollen Sujet sinn, maachen dréiende a Linearschrëft Bewegungen souguer verschidden Arte vu Fläch am Weltraum. Wann Dir e capacitor benotzen dass absolut eenheetlech elektrescht Feld an der Spalt huet, ass et net sou schwéier ze detektéieren elektronesch zwou vun de folgenden Zorte maachen:

• An deem Beräich vun der gedränkt ass ofwiesselnd.
• Déi, déi eng Variabel Spalt zwëschen de gedränkt hunn.

Et ass einfach ze verstoen, dass déi éischt Zort stäerkste gëeegent ass déi wierklech grouss Beweegung fir Bauer, während der zweeter Rei benotzt kann och e puer Kierper Bewegung am Raum gemierkt ginn, de Wäert vun deem ass gläich fir nëmmen e puer däin!

Detektéieren fir Bestëmmung vun der dréiende Verleeen

Am Allgemengen, vun Design an Zweck, si bal komplett sëlwecht der virecht Kontakt Typ. Ähnlechkeet ass an der Tatsaach Ausdrock fonnt dass d'detektéieren sinn gedränkt vun engem Variabel Beräich soll och fir méi grouss Dimensiounen a mat engem Variabel Distanz tëscht dem gedränkt selwer benotzt ginn - kleng. Typesch sinn, esou Apparaten Multi-verchiddenen, mat der Méiglechkeet vun Zaïtgeescht der Géigend vun der capacitor Placke feieren.

Ze erreechen, eng éischt Elektroden un d'Vill Aarsch an Rotatioun fix déi et hir Positioun relativ zu der zweeter änneren Beräich Ännerungen déi iwwerlageren vun der dielectric Placke am capacitor gëtt. Natierlech, wann et opgeholl enger Verännerung capacitance.

Conclusiounen

Esou diskutéiert mir d'Basis Charakteristiken vun den Niveau vun der Instrument, geléiert iwwer hir Beräicher vun Applikatioun, iwwert den Design Fonctiounen, de Prinzip vun Aktioun a méiglech technesch Léisungen. Wéi Dir aus den Artikel verstoen kann, ass de prevalence vun capacitive detektéieren an hir extrem héich Popularitéit op der ganz attraktiv Präisser vun esou Apparaten an eng laang Service Liewen och ënner schwéier Ëmwelt- Konditiounen baséiert.

All dat ass méiglech duerch d'Tatsaach, datt, aus engem konstruktiv Siicht, all dës Meter sinn nëmmen Standard capacitors, déi duerch e bësse ongewéinlech Manéier vun hirem Programm charakteriséiert sinn. Allerdéngs kënnt Dir a fir selwer erauszefannen, eng Kéier op der mathematesch Formelen sicht datt breeder de Prinzipien Aarbecht KIP spigelen.