тел. (044) 568-35-16
факс (044) 568-35-16
моб. (067) 998-25-37

США начнет продавать сланцевый газ Японии

Ємнісні датчики. Види і пристрій. Робота і застосування

  1. Пристрій і робота
  2. особливості конструкції
  3. Ємнісні датчики здатні працювати при вимірі різних параметрів за трьома напрямками, що залежать від...
  4. Класифікація
  5. лінійні датчики
  6. інклінометри
  7. датчики тиску
  8. переваги
  9. недоліки
  10. застосування

Ємнісні датчики - перетворювачі параметрів. Їх робота полягає в зміні ємнісного опору шляхом зміни вимірюваного параметра. Ємнісний датчик перетворює такі величини, як вологість, тиск, сила механічного впливу, рівень рідини в зміна електричної ємності.

Пристрій і робота

Пристрій і робота

1 - Корпус датчика забезпечує можливість установки вимикача, захист від зовнішніх впливів різних факторів. Матеріалом корпусу зазвичай є поліамід або латунь. У комплект входять кріпильні вироби.
2 - Компаунд, що складається зі спеціальної смоли, створює захист елементів датчика від попадання вологи і інших сторонніх речовин.
3 - Тригер створює необхідну крутизну сигналу комутації і величину гистерезиса .
4 - Подстроєчний елемент.
5 - Світлодіод забезпечує оперативність настройки, показує положення вимикача.
6 - Підсилювач підвищує сигнал виходу до необхідної величини.
7 - Демодулятор модифікує зміна коливань високої частоти в зміна напруги.
8 - Генератор створює електричне поле для впливу на об'єкт.
9 - Електроди.

Робоча поверхня датчика виконана у вигляді двох металевих електродів. Вони грають роль обкладок конденсатора, які підключені в ланцюг зворотного зв'язку автогенератора високої частоти. Генератор налаштований на наближення об'єкта до активної поверхні.

При наближенні контрольного об'єкта він змінює ємність, внаслідок чого генератор вступає в роботу і утворює коливання з амплітудою, що по наближенню до об'єкта. Підвищення амплітуди обробляється електронною схемою, яка створює сигнал виходу.

Ємнісні датчики приводяться в дію від електропровідних об'єктів і діелектриків . При наближенні струмопровідних об'єктів відстань спрацьовування Sr значно більше, ніж при впливі діелектриків. Відстань спрацьовування знижується, і залежить від діелектричної проникності діелектрика Er.

особливості конструкції

Найчастіше ємнісні датчики виконуються у вигляді циліндричного або плоского конденсатора. Подвергаемое контролю переміщення відчуває одна обкладка. При цьому вона створює зміна ємності, яка виражається:

де ε є діелектричної проникністю матеріалу, d - зазор, S - площа пластин.

Ємнісні датчики здатні працювати при вимірі різних параметрів за трьома напрямками, що залежать від зв'язку контрольованої величини з параметрами:

  • Змінною відстанню між пластинами.
  • Площею перекриття пластин.
  • Змінною діелектричної проникності матеріалу.

У випадку з діелектричної проникністю вхідним параметром буде склад, який заповнює об'єм між обкладинками. Такі ємнісні датчики стали популярними при контролі розмірів малих об'єктів, вологості тел.

Класифікація

За виконання датчики діляться на:

  • Одноемкостние.
  • Двух'емкостние.

Одноемкостнй датчик має простий пристрій і виконана у вигляді конденсатора із змінною ємністю. Його недоліком є ​​великий вплив зовнішніх впливів. До них відносяться температура і вологість. Щоб компенсувати такі неточності, застосовують диференціальні двух'емкостние моделі.

На відміну від одноемкостних датчиків, мінусом диференціальних моделей є те, що потрібно мінімум три сполучних екранованих провідника між вимірювальним пристроєм і датчиком, для погашення паразитних ємностей. Однак це компенсується стабільністю, значним збільшенням точності і розширенням сфери використання таких датчиків.

Іноді важко спроектувати диференційний датчик ємнісного типу з міркувань його пристрою. Особливо, якщо це датчик із змінним зазором. Але при розташуванні зразкового конденсатора разом з робочим, і виконанні їх конструкції однаковими, включаючи всі матеріали, то буде створена набагато менша чутливість пристрою до зовнішнього впливу різних чинників. У цих випадках йдеться про полудіфференціальной моделі, що відноситься до 2-х ємнісним приладів.

Специфічна особливість параметра виходу двух'емкостних датчиків, представлена у вигляді безрозмірного співвідношення 2-х ємностей, дозволяє назвати такі пристрої датчиками відносини.

лінійні датчики

Неелектричні параметри, які потрібно вимірювати на практиці, дуже різноманітні і численні. На базі конденсатора, у якого рівномірно розподілено електричне поле в робочому проміжку, створюються пристрої ємнісних датчиків переміщення наступних видів:

  • З змінною площею електродів.
  • З змінним проміжком між обкладинками.

Датчики зі змінною площею зручніше для контролю значних переміщень, а датчики із змінним проміжком зручніше для контролю незначних переміщень.

Датчики кутових переміщень мають принцип роботи, аналогічний лінійним датчикам. При цьому ці датчики також рекомендуються для малих інтервалів переміщень кута. Для таких цілей часто використовують в експлуатації багатосекційні моделі із змінною площею пластин.

Подібні датчики мають кріплення одного електрода на валу контрольованого об'єкта. При кутовому зміщенні вала змінюється площа пластин конденсатора, що призводить до зміни ємності. Ця зміна обробляється електронною схемою.

інклінометри

Іншими словами такий пристрій називають датчиком крену. Вони отримали назву інклінометров, виконані у вигляді диференціального ємнісного датчика нахилу. Ця конструкція має чутливий компонент у вигляді капсули.

Чутлива капсула містить у собі підкладку з планарнимі електродами (1), які покриті діелектричним шаром, а також корпус (2), герметично зафіксований на підкладці. Частково внутрішня частина корпусу заповнена токопроводящей рідиною (3). Вона є загальним висновком чутливого компонента.

Загальний електрод створює з електродами своєрідний диференційний конденсатор. Сигнал виходу датчика прямо залежить від розміру ємності, яка залежить від розташування корпусу.

Инклинометр сконструйований з лінійною залежністю сигналу виходу від кута нахилу в робочій площині і не змінює значення в неробочий площині. У цьому випадку сигнал має незначну залежність від зміни температури. Щоб визначити розташування площині застосовується два інклінометра, що знаходяться між собою під прямим кутом.

Інклінометри невеликого розміру з сигналом, що залежать від кута нахилу датчика, знайшли застосування зовсім недавно. Вони мають високу точність, малі габарити, у них немає рухомих деталей. Вартість їх також невисока. Всі ці переваги дозволяють рекомендувати їх для застосування датчиками нахилу, а також для заміни кутових датчиків, в тому числі і на рухомих об'єктах.

Датчики рівня струмонепровідних речовин, що знаходяться в рідкому стані, являють собою схему з двох з'єднаних паралельно ємностей. Вони стали популярними в різних галузях, системах перевірки, при роботі з сипучими і в'язкими матеріалами, в умовах конденсату.

датчики тиску

Конструкція таких датчиків відрізняється пристроєм перетворювача. Він виконаний у вигляді повітряного конденсатора. Одна його пластина є нерухомою, а друга пересувається під впливом пружного перетворювача.

переваги

Ємнісні датчики мають безліч переваг на відміну від інших видів. До них можна віднести:

  • Форма датчика легко поєднується з різними конструкціями і поставленими завданнями.
  • Не потрібно великих зусиль для пересування чутливого компонента.
  • Тривала експлуатація.
  • Відсутність рухомих контактів.
  • Підвищена чутливість.
  • Малий витрата електроенергії.
  • Невеликі габаритні розміри і маса.
  • Технологічність при виготовленні, застосування дешевих матеріалів і речовин.

Ємнісні датчики славляться своєю простою конструкцією, що дає можливість створення надійних і міцних пристроїв. Властивості конденсатора залежать лише від геометричних параметрів, і не мають залежності від властивостей застосовуваних матеріалів, за умови їх правильного підбору. Тому при проектуванні нехтують впливом температури на площу поверхні і розміру між пластинами, при правильному виборі ізоляції і металу.

недоліки
  • Робота на високій частоті.
  • Підвищені вимоги до екранування елементів.
  • Малий коефіцієнт перетворення.

При використанні ємнісних датчиків необхідно забезпечувати захист від помилкових спрацювань. Вони виникають через випадкове торкання працівника, атмосферними опадами, різними рідинами.

застосування

Ємнісні датчики використовуються в різних сферах виробництва і діяльності людини. Вони застосовуються в управлінні технологічними процесами і системах регулювання у всіх промислових виробництвах. Сьогодні найбільш популярними датчиками стали датчики присутності, які є надійними конструкціями. Вони мають невисоку ціну, і широкий спектр напрямків по використанню. Основними областями застосування датчиків стали:

  • Підрахунок штучного товару.
  • Регулювання натягу конвеєра.
  • Сигналізація обриву провідника під час намотування.
  • Контроль наповнення упаковки.
  • Сигналізація при заповненні скляних і пластикових судин.
Схожі теми: