Что такое емкостный датчик?
Устройство автомобиля

Что такое емкостный датчик?

Как и некоторые другие типы датчиков (например, индуктивные датчики), ёмкостные датчики работают без физического контакта с исследуемым объектом. Другими словами, эти типы датчиков являются бесконтактными устройствами. С их помощью могут быть обнаружены как электропроводящие, так и непроводящие материалы. Благодаря этому свойству емкостные датчики могут применяться в тех местах, где, например, индуктивные датчики неприменимы.

Что такое ёмкостный датчик его устройство и режим работы


Этот тип датчика не очень сложен как устройство и обычно состоит из:

Корпуса

Корпус дает возможность собрать все элементы в одно целое. Кроме того, он обеспечивает надежную защиту элементов от внешних факторов, которые могут повлиять на его эффективность. Корпус емкостного датчика обычно выполнен из латуни или полиамида.

Соединитель

Это специальная смола, которая защищает сенсорные элементы от влаги или других вредных веществ.

Триггер

Триггер создает необходимую мощность сигнала переключения и величину гистерезиса (это разница в расстоянии до включения).

Светодиоды

Светодиоды обеспечивают быструю настройку и показывают положение переключателя.

Усилитель

Усиливает выходной сигнал до желаемого значения.

Демодулятор

Демодулятор изменяет высокочастотные колебания, пока не изменится напряжение.

Генератор

Он создает электрическое поле, которое воздействует на объект.

Электроды

Рабочая поверхность емкостного датчика обычно представляет собой два электрода, которые действуют как конденсаторные пластины, которые подключены к цепи обратной связи генератора. Он, в свою очередь, настроен на изменение своей мощности по мере приближения к контролируемому объекту.

В результате этих колебаний, когда датчик приближается к объекту, генератор генерирует возрастающую амплитуду, которая обрабатывается и создает выходной сигнал.

Емкостные датчики приводятся в действие электропроводящими объектами и диэлектриками. По мере приближения проводящего объекта расстояние срабатывания становится намного больше, чем когда испытуемые объекты представляют собой диэлектрики (расстояние реакции зависит от диэлектрической проницаемости).

Что такое емкостный датчик?

Использование
Применение датчиков этого типа чрезвычайно много и разнообразно. Они широко используются в системах регулирования производственных процессов практически во всех отраслях промышленности.

Они используются в автомобильной парктронике и для контроля наполнения цистерн жидкими, сыпучими и газообразными веществами, для выключателей на автоматических линиях, для машинных центров, машин, конвейеров, систем сигнализации и других.

Типы емкостных датчиков и их применение


Датчики приближения

В настоящее время одним из наиболее часто используемых емкостных датчиков являются датчики приближения, которые, помимо того, что они чрезвычайно надежны, имеют очень широкий спектр преимуществ.

Датчики этого типа используются практически во всех областях, так как они имеют очень разумную стоимость. Они используются для контроля уровня заполнения различных емкостей, управления напряжением, для сигнализации в случае проблем на производственных линиях и других.

Емкостные датчики для угловых и линейных перемещений

Датчики этого типа используются в таких отраслях, как машиностроение, энергетика, транспорт, строительство и другие.

Инклинометры

Емкостные инклинометры используются на нефтяных платформах в системах нивелирования, для определения деформации опор, для мониторинга и контроля уклона автомобильных и железных дорог при их строительстве, для определения качества автомобилей, судов, лифтов, подъемного оборудования, сельскохозяйственной техники для определения углового смещения вращающихся объектов, таких как валы, шестерни и механизмы, как стационарных, так и подвижных.

Емкостные датчики уровня

Датчики этого типа используются в системах мониторинга, регулирования и контроля процессов в пищевой, фармацевтической, химической и нефтяной промышленности.

Они чрезвычайно эффективны при работе с жидкостями, сыпучими материалами, проводящими и непроводящими вязкими веществами, а также в тяжелых рабочих условиях в помещениях или местах, где накапливается пыль или конденсат.

Емкостные датчики широко используются в отраслях, где требуется точное измерение общего давления, толщины диэлектрических материалов, влажности, линейных и угловых деформаций и других.

Классификация емкостных датчиков по способу их реализации


Все типы емкостных датчиков можно разделить на две группы: датчики с одной и двумя емкостями. Последние далее делятся на дифференциальные и полудифференциальные.

Датчики с одной емкостью имеют простую конструкцию и представляют собой конденсаторы с переменной емкостью. Этот тип датчиков имеет ряд недостатков, которые включают значительное влияние внешней среды, такой как влажность и температура

Недостаток датчиков с дифференциальной конструкцией состоит в том, что они отличаются от датчиков с одной емкостью, а дифференциальные имеют как минимум три соединительных провода между датчиком и измерительным устройством для нейтрализации негативного воздействия влажности и температуры.

Однако из-за этого небольшого недостатка дифференциальные датчики значительно повышают их точность и стабильность и тем самым расширяют область их применения.

Плюсы емкостных датчиков
По сравнению с конкурентными оптическими, индуктивными и пьезоэлектрическими датчиками емкостные датчики имеют много преимуществ, среди которых:

  • простота производства – для изготовления емкостных датчиков используются дешевые материалы, что влияет на конечную цену продукта;
  • малый размер и вес;
  • низкое энергопотребление;
  • высокая степень чувствительности;
  • бесконтактный (они не обязательно должны быть рядом с объектом исследования;
  • длительный срок службы;


Простая адаптация конструкции сенсора под различные задачи и измерения.


Недостатки
Некоторые из самых больших недостатков емкостных датчиков:

  • сравнительно небольшой коэффициент конверсии (передачи);
  • необходимость работы на частоте выше 50 Гц;
  • на производительность может влиять пыль и влага, а датчик может обнаружить неправильное измерение;
  • температурная чувствительность.


Емкостные датчики отличаются простотой исполнения, что позволяет создать долговечную и надежную конструкцию. Параметры конденсатора зависят только от его характеристик и не зависят от свойств используемых материалов, если они правильно выбраны.

Проблему их чувствительности к температуре можно решить, выбрав подходящий материал для пластин и соответствующую изоляцию для их крепления. Остается только улучшить их защиту от вредного воздействия пыли, влаги и ионного излучения, и этот тип датчиков будет иметь еще больший спектр применения.

И, наконец, мы можем подвести итог …

Емкостные датчики используют очень небольшую механическую силу, которая им необходима для перемещения подвижной части, позволяют регулировать выход системы и работают с высокой точностью. Все это делает эти датчики незаменимыми для точного измерения проводящих и непроводящих элементов.

Вопросы и ответы:

Какие есть емкостные датчики? Одноемкостные, двухемкостные. В свою очередь они делятся на: линейные, угловые, инклиномеры, датчики уровня, преобразователи давления.

Для чего предназначены и как работают емкостные датчики? В таких датчиках изменяется измеряемый параметр, благодаря чему изменяется сопротивление. Такие датчики используются для преобразования величин влажности, давления, силы механического воздействия и т.д.

Как работает емкостный датчик уровня? В таком датчике за счет изменения измеряемого уровня изменяется и емкость конденсатора (его формирует зонд и стенки резервуара – чем больше в резервуаре жидкости, тем выше емкость).

Добавить комментарий