Kapasitiivinen anturi: laitteet ja toimintaperiaate. Kapasitiivisia antureita: soveltaminen

Nykyaikaista teollisuutta, ja arjen ihmisen ihmisen toiminta, sekin on mahdotonta kuvitella ilman kaikenlaisia elektronisia laitteita. Ne auttavat meitä kaikin tavoin, ja jotkut valmistustoimintaa suorittamiseen ei onnistu ilman niitä. Niille "auttajia" tulisi myös kapasitiivinen anturi.

Ns-muunninta muuttujien mukaan. Mittaus tilavuus tällaisten laitteiden suoritetaan kautta muunnelmia kapasitanssin vaihdettaessa joitakin tärkeitä parametrejä. Yksinkertaisesti sanottuna, arvioitu muutos kapasitanssi vaikutuksen alaisena joidenkin ulkoisten tekijöiden.

Toimintaperiaate kapasitiivisen anturin

Sitähän kapasitiivinen anturit. Toimintaperiaate ne eivät ole niin vaikeita, mutta ymmärtää sen sinun täytyy tietää jotain. Aluksi muistamme periaatteen määritetään kondensaattorin. Tämä toiminta ilmaistaan seuraavalla kaavalla:

C = εεₒS / δ.

Ilmaisua monille tuttuja koulusta fysiikan kurssin, mutta se ei satu muistin virkistämiseksi ja muistuttaa, mikä tarkoittaa, että jokainen näistä muuttujista:

• S - alue kondensaattorin levyjen.
• E - suhteellinen permittiivisyys dielektrisen materiaalin käytetty kondensaattori suunnittelussa.
• εₒ - kuten fysiikan ilmaisemaan permittiivisyys vapaata tilaa.
• δ - niin se voidaan nimetä tai paksuus dielektrisen levyn, tai välinen etäisyys useita kerroksia materiaalia.

Näin ollen, edellä kaavan että kapasitanssi muuttuu helposti. Riittää se jotenkin vaikuttaa alueen levyn dielektrisen materiaalin, joka on levyjen välinen etäisyys tai suoraan läpäisevyys käytetyn materiaalin valmistuksen. Näin ollen valinta erityistä arvoa riippuu yksinomaan luettelon tehtävistä, jotka laitteen suunnittelijat ovat asettaneet.

Näin voimme jopa tehdä kapasitiivisen anturin kädet, rakentavana näkökulmasta se on - tavanomainen litteä tai lieriömäinen kondensaattori, yksi levy, joka on jatkuvasti kokee ohjataan liikettä tilassa, mikä johtaa kapasitanssin muutoksen. On muistettava, että edellä oleva kaava pätee vain, jos olet täysin unohtamatta reuna vaikutuksia. Puhumme lisää tästä viimeisessä osassa tämän artikkelin.

On tunnettua, että tällaisia elektronisia laitteita käytetään laajasti mittaamaan kulma ja lineaarinen siirtymät esineitä, laskettaessa koko, käytetty työ, kosteus, aktiivisen aineen pitoisuus ja muut ominaisuudet. Ottaa huomioon rakenteellisten seikkojen kysymys, niin mainitut paalit ovat suuntaistasoista, on sylinterimäinen kotelo, jossa on tappi elektrodit, jossa on vuori dielektrisestä materiaalista, ja jopa ilman sitä.

Näin voit käyttää kapasitiivinen anturit. Toimintaperiaate niistä joku on tiedettävä hyvin yksityiskohtaisesti. Tässä artikkelissa annamme kaavoilla voi olla hyötyä sinulle.

Kaavan kuvaamaan toimintaperiaate tietyntyyppisten anturit

Tason anturi mahdollisen vaihtelun neliön dielektrisen levyt voivat olla melko helposti kuvattu seuraavan yhtälön avulla:

C = εεₒaH / δ.

Mukaan "X" tarkoittaa tässä tapauksessa, että limitys ulottuu elektrodien käyttää. Näin ollen, "a" tarkoittaa leveys levyjen kondensaattorin. On huomattava, että tällaiset laitteet on sovellettu eri teollisuuden aloilla, joissa niitä käytetään tarkkaa mittausta varten kulma-arvoja. kapasiteetti muuntimen tällaisessa tapauksessa on havaittu seuraavalla lausekkeella:

C = εεₒ (r₂- rl) / 2δ * (φₒ-φ).

Jotta mitata herkkyys, tulisi käyttää hieman eri kaava:

K = εεₒ (r₂- rl) / 2δ.

Katsokaamme mitä tarkoitetaan niitä muuttujia, jotka ovat osa näitä yhtälöitä:

• rl - sisäsäde lauhduttimen levyt;
• r₂ - ulompi säde saman levyn;
• φ - mitataan tällä hetkellä (todellinen) arvo päällekkäisyys kulma;
• φₒ - alkuarvo päällekkäisyys kulma.

Lopuksi, selitämme matemaattinen lauseke, joka kuvaa toimintaperiaate kapasitiivisen mittari, jossa on säädettävä ilmarako:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Odotetusti, ensisijainen puhdistuma δₒ ymmärrettävä, kirjain X ovat samoja Siirtymisen määrä levyn. Kiinnittää huomiota! Koska staattiset ominaisuudet eivät ole tiukasti lineaarista, tyypillisesti pinta-anturi tyyppiä, jota käytetään mittaamaan hyvin pieniä siirtymiä, joka ei ylitä määrää 0,1δₒ. Luonnollisesti nämä laitteet ovat erittäin vaativat hienomekaniikkaan, jossa pienetkin virheet voivat aiheuttaa melko vakavia ongelmia.

Jossa niitä voidaan käyttää?

Alueet mahdollinen sovellus ovat hyvin erilaisia. Siten lähes kaikki yritykset voivat vastata toimintaa, joita ohjataan näitä laitteita. Niitä käytetään ohjaamaan täyttö eri säiliöiden ja niiden sisällön voi olla neste, kaasu tai hiukkasten (kaasu-anturi).

Esiintyvyys teollisuus- ja normaalin ihmisen teollista toimintaa on suurempi, luotettavampi ja helpompi suunnitella tällaisia laitteita. Yhdistelmästä näistä oireista, ne ovat niin hyviä, että niitä voidaan käyttää myös erittäin aggressiivista olosuhteissa pitää öljysäiliöalukset.

Lisäksi, kapasitiivisen anturin voidaan käyttää rajakytkin kuljetuslinjan tai koneen valmistus ostoksia. Se on tarpeen ja kaikkein sijoittamiseksi tarkasti eri mekanismeja.

lähestymisanturit

Mutta nyt kova kysyntä lähestymisanturit, jotka on valmistettu täsmälleen samalla periaatteella. Valikoima niiden käyttö on entistä suurempi. Tämä johtuu siitä, että penniäkään kustannuksia laitteita, jotka voivat työskennellä lähes kaikenlaisten teollisuuden. On kuitenkin olemassa tavanomaisia teollisuuden joissa tällaisia laitteita ovat suosituimmat:

• Valvonta nestetäytteinen läpinäkyvät säiliöt muovista tai lasista.
• Samanlainen toiminto suoritetaan niiden valmistuksessa elintarvikkeiden (mukaan lukien lapset), jossa valmiin tuotteen pakataan säiliöihin tehty läpinäkyvästä materiaaleista. Samaan periaatteeseen perustuva ja työn paalia kapasitiivinen polttoaineena anturi.
• Seurannan vaarallisten alueiden mahdollisuuksien rikki käämilangasta.
• Ohjaamaan vastaavissa paikoissa, joissa kantaja kuljetinhihna voi vaurioitua.
• Yksilöllisesti hallita tyypin valmistettujen tuotteiden (muuntaminen tölkkejä, pulloja, pakkaamista).

Ei ole yllättävää, nämä elektroniset laitteet ovat yleisimpiä hienomekaniikkaa, sähköntuotanto ja monet muut teollisuudenalat erilaisia antureita.

kaltevuusmittarit

Laitteet, jotka ovat yleisiä vain suhteellisen viime vuosina ovat pienikokoisia kapasitiivinen kallistusmittarin siirtopalveluiden sähköisen lähtösignaalin, jonka suuruus on suoraan verrannollinen kulma-anturin käytetty.

Yleisin pääkäyttökohteita näistä laitteista: alustan kohdistusjärjestelmä määrittäminen taipumisen ja muodonmuutoksen erilaisten teknistä tukea palkit, sekä tarkan ohjauksen tie-, radan poikkeama vaiheessa niiden rakentamisen.

Lisäksi tällaisia laitteita käyttäen määrittää telan raskaiden kuorma-autojen ja muiden ajoneuvojen, hissien ja teollisuuden kaivinkone ja tarkistaa, missä määrin kulmasiirtymän maatalouden ja teollisuuden koneiden erityisen suuri.

Erittäin tärkeää kapasitiivinen anturit polttoainemäärä öljyteollisuudessa. Niitä käytetään myös siinä supertankers jotka kuljettavat yhden matkan kymmeniä ja satoja tuhansia tonneja öljyjalosteiden. Nämä laitteet ovat erittäin tehokkaita jopa hyvin runsas kondenssiveden muodostumista ja korkea pölyn muodostumista alueen (samaa kaasua anturi).

He löytävät käyttöä mittausarvot absoluuttinen ja suhteellinen paine tasot sekä eristeen paksuutta materiaalin, mikä on erittäin tärkeää lähes kaikilla aloilla, joilla todella voimakas kondensaattoreita käytetään.

Tärkein etu kapasitiivisen anturin

On huomattava, että kapasitiivinen anturi on monia etuja verrattuna samanlaisia laitteita, jotka on muodostettu hieman eri periaatteella. Katsotaan luetella tärkeimmät edut näistä Kip:

• Teollisuudessa, ne ovat erittäin yksinkertaisia. Lisäksi kaikkein yksinkertainen ja halpa materiaaleja voidaan käyttää niiden valmistuksessa. Jopa kapasitiivinen polttoainemäärä käytettävät anturit öljyteollisuudessa tärkeät kohteet ovat erittäin vaatimaton koko ovat mahdollisimman alhaisella tasolla sähköenergian kulutus. Kaikki nämä ominaisuudet, ne poikkeavat erinomainen herkkyydellä, joka on usein saavuttamaton entistä kalliita laitteita.
• Periaatteessa se voi olla kapasitiivinen anturi kädet käyttäen perusvuotena tahansa enemmän tai vähemmän luotettavia ja laadukkaita teollisuuden kondensaattori.
• Koskettimet ne ovat (erittäin harvoin virrankokoojasta), joka on erittäin hyödyllistä työtä korkeissa pölyä ja kosteutta.
• erittäin pitkä käyttöikä, laite toistuvasti onnistuu "vallata takaisin" Edullisuudesta. Näin ollen, kapasitiivisen anturin (hinta, joka on välillä 1200-1700 ruplaa) on erittäin kannattava hankinta.
• Liikkuvan laitteen osa joutuu tekemään yllättävän vähän vaivaa.
• Laite on erittäin helppo yhdistää lähes kaikkien luokkien laite, jota käytetään vain teollisen toiminnan.

negatiivisia puolia

Valitettavasti, kukin kapasitiivinen anturi on tiettyjä epäkohtia, jotka jossain määrin vaikeuttaa laajaa käyttöä tämäntyyppisten laitteiden. Me luetella niitä tarkemmin:

• muuntokerroin (eli lähetys) on suhteellisen alhainen.
• Pieni koko ja yksinkertaisuus suunnittelun osaltaan siihen, että ehdolla melko korkeat vaatimukset laadusta seulontalaitteisiin.
• Hyvä kapasitiivinen tasoanturi (ja muut vastaavat mittauslaitteita) voi toimia tehokkaasti vain taajuudella paljon suurempi kuin standardin arvo on 50 Hz.

tärkeitä ilmoituksia

Kuitenkin kaikki ei ole niin paha. Monet valmistajat pyrkivät erinomaiset suojaus ominaisuudet antureiden tekemällä pieniä muutoksia niiden rakenteessa. Mitä taajuuden käytön, käytännössä ne osoittavat erinomaisia tuloksia laajalti teollinen arvo 400 Hz.

Olemme jo puhuneet lojaalisuutta peruskaava vain, jos unohdetaan särmävaikutus. Mutta se on hyvä tietää, että se voi todella olla negatiivinen vaikutus vain siinä tapauksessa, että etäisyys eristelevyillä on verrattavissa omasta koosta. Lisäksi negatiivinen vaikutus voidaan suurelta osin neutraloida yksinkertaisesti käyttämällä suojarengas. Tässä tapauksessa vaikutusta ylittäviä vaikutuksia voi siirtää kauas käytetty levyihin.

Jälleen voidaan todeta, että sama paine anturit on ominaista huomattava yksinkertaisuus, joka mahdollistaa luoda hämmästyttävän vakaa, kestävä ja edullinen rakenne. Jos valita oikea geometriset mitat käytetty eristettä käytetään tuotannossa tällaisen kondensaattorin materiaaleja ei voi erityisen huolissaan.

Siten, oikein poimien metallistanssin valmistukseen anturin kotelon, se on käytännöllisesti katsoen olematon jopa vahva lämpötilan vaihtelut, jotka voivat johtaa kapasitanssin muutoksen laitteen ja sen riittämätön lukemia. Tietenkään tämä ei poista tarvetta tehdä perusteellinen eristettyjä paineantureita ja muita vastaavia indikaattoreita aggressiivisen ympäristötekijät. Huolimatta niiden yksinkertaisuus, korkea kosteus ja kohonnut säteilyn voi vaikuttaa haitallisesti laitteen luotettavuutta.

luokittelu anturit

Laitteissa ja rakenteissa niiden valmistamiseksi voit vaihtaa kaikenlaisia sensoreille kahteen suureen ryhmään: odnoemkostnye ja dvuhemkostnye. Viimeksi mainittujen on jaettu ero ja poludifferentsialnye. Tarkastellaan niitä tarkemmin.

Odnoemkostny laite. Tässä tapauksessa kapasitiivisen anturin piiri erittäin yksinkertainen, koska niiden pääasiallinen osa on yleisin kondensaattorin muuttuvan kapasitanssin. Valitettavasti jopa hieman lisääntynyt kosteus ja lämpötila ovat tarkkuutta merkintöjen hyvin konkreettisia vaikutuksia. Tämän vuoksi on olemassa erilaisia antureita usein toimintahäiriöitä. Neutraloimiseksi suuruus tällaisten virheiden, on tarpeen käyttää eriytetty rakenne.

Dvuhemkostny anturi. Itse asiassa se on juuri tällainen eriytetty rakenne. Se on usein mahdollista täyttää kapasitiivinen pinnankorkeusanturi valmistetaan tällainen järjestelmä. Nämä laitteet toimitetaan päässä haitoista edellinen malli, mutta on omat heikkoutensa. Merkittävin haitta on, että on tarpeen käyttää kahta tai kolmea suojattu johdot välillä itse laitteen ja pinnan, koska vain tällä tavalla voidaan tukahduttaa ns loiskapasitanssi.

Kuitenkin melko hienostunut järjestelmä kapasitiivisen anturin tässä tapauksessa on helppoa sivuuttaa, koska vastineeksi saat erittäin tarkan ja herkän laitteen.

rakentamalla anturit Spesifisyys

Monissa tapauksissa (suunnittelusta näkökulmasta) luominen tällaisten laitteiden on ongelmallista. Tämä pätee erityisesti silloin, kun haluat luoda anturi vaihteleva taso kapasiteettia. Kokemus on kuitenkin osoittanut, että monet ongelmat on ratkaistu lähes täysin tarkka kalibrointi ja korkean suorituskyvyn materiaaleja käytetään tuotannossa. Useimmiten nämä vaikeudet tuottajien dvuhemkostnyh anturit.

Yleisesti, spesifisyys tämän tyyppisen mittalaitteiden on, että ne voidaan esittää pientä suhdetta kahden fysikaalisia (säiliössä), joka on tarkka fyysinen ilmaisu ja merkitys. Jotta niitä voidaan käyttää turvallisesti kutsutaan "luotaa suhdetta." Etuna nämä laitteet (ne iso plussa!) On, että ne eivät yleensä voi olla sen suunnitteluun jossain standardimittareihin että viileä parantaa luotettavuutta todella ääritilanteissa ja olosuhteisiin.

Karakterisointi mittasauvoissa

Kaikki ei-sähköiset arvot, joka on usein tarpeen valvoa teollisessa ympäristössä, se on erittäin monipuolinen ja monipuolinen. Merkittävä osa toimenpiteitä, jotka ovat valvotaan tiukasti, jotta kulmikas ja lineaariliikkeet jopa erilaisten pintojen avaruudessa. Jos käytät kondensaattori, joka on ehdottomasti yhtenäinen sähkökenttä kuilu, se ei ole niin vaikea tehdä sähköisiä antureita kahden seuraavanlaisia:

• Jossa elektrodien pinta on vaihteleva.
• Ne, jotka ovat vaihtelevan rako elektrodien välillä.

On helppo ymmärtää, että ensimmäinen tyyppi on sopivin kiinnittämiseen todella iso liikkeen, kun käytetään toista lajike voidaan havaita jopa jotkut kehon liikettä tilassa, jonka arvo on yhtä suuri kuin vain muutaman mikrometrin!

Anturit määrittämiseksi kulmasiirtymä

Yleisesti, jonka suunnittelu ja tarkoitus, ne lähes täysin samanlainen kuin edellisessä kontakti tyyppi. Samankaltaisuus ilmenee se, että anturit ovat elektrodit vaihtelevan alueen tulisi käyttää myös suuremmat mitat ja jossa on vaihteleva etäisyys itse elektrodit - pieni. Tyypillisesti tällaiset laitteet ovat moniosainen, ja mahdollisuus muuttaa alueen kondensaattorin levyjen.

Tämän saavuttamiseksi, ensimmäisen elektrodin, joka on kiinnitetty liikkuvan tangon pyörimään, jossa se vaihtaa asentoaan suhteessa toiseen muutoksen alueella, joka tarjoaa päällekkäisyyden dielektrisen kondensaattorin levyjen. Luonnollisesti, kun se tallennetaan kapasitanssin muutoksen.

tulokset

Joten keskustelimme perusominaisuudet tason välineen, oppivat niiden käyttökohteita, noin ominaisuuksista, toiminnan periaate ja teknisiin ratkaisuihin. Kuten voitte ymmärtää artikkelin, esiintyvyys kapasitiivisen anturin ja niiden erittäin suuren suosion perustuu erittäin houkutteleva hinta tällaisten laitteiden ja pitkän käyttöiän myös vaikeissa ympäristöolosuhteissa.

Kaikki tämä on mahdollista, koska siihen, että vuodesta rakentava näkökulmasta, kaikki nämä mittarit ovat vain tavallisia kondensaattoreita, joille on ominaista hieman epätavallisella tavalla niiden soveltamisen. Voit kuitenkin ja ota selvää, jälleen katsomalla matemaattiset kaavat, että suurin piirtein vastattava periaatteita kip työtä.