정전 용량 식 센서 : 장치 및 동작 원리. 정전 용량 센서 : 응용 프로그램

현대 산업, 일상적인 인간의 인간의 활동도는 전자 기기의 모든 종류의없이 상상하는 것은 불가능합니다. 그들은 모든면에서 우리를 도와 및 운영을 제조하는 수행하려면 일부는 그들없이 성공하지 않습니다. 그 "헬퍼"를 또한 정전 용량 센서를 포함해야한다.

그래서 파라 메트릭 유형에 의해 컨버터를했다. 중요한 파라미터의 변경시 부피 이러한 장치의 측정 용량의 변화를 통해 수행된다. 간단히에서의 추정 변화 넣어 용량을 몇 가지 외부 요인의 영향을 받아.

용량 센서의 동작 원리

즉 어떤 용량 성 센서입니다. 그들이 그렇게 어려운 일이 아니다, 그러나 그것을 이해하는 작동 원리는 당신이 뭔가를 알아야합니다. 우리는 커패시터의 용량을 결정하는 원리를 기억로 시작합니다. 이 동작은 다음 식으로 표현된다 :

C는 = εεₒS / δ.

이 표현은 학교 물리학 과정에서 많은 알려져 있지만 각 변수를 의미 메모리 리콜을 새로 해치지 않을 것입니다 :

• S - 커패시터 판의 면적.
• E - 커패시터 설계에 사용되는 유전체의 비유 전율.
• εₒ - 물리학으로 여유 공간의 유전율을 표시합니다.
• δ - 그래서 그것은 지정 또는 유전체 판, 또는 여러 물질의 층 사이의 거리의 두께가 될 수있다.

따라서, 정전 용량을 쉽게 바꿀 상기 화학식에서. 어떻게 든 유전체 재료의 판의 면적에 작용 충분 상기 투과성 플레이트 또는 직접 간의 거리가 소재의 제조에 사용된다. 따라서, 특정 값의 선택은 전적으로 장치 설계자가 설정 한 작업 목록에 의존한다.

통상의 평면 또는 원통형 콘덴서 일정 용량의 변화로 연결 공간의 제어 운동을 발생하는 하나의 판 어느 - 따라서, 우리는 심지어는 볼 건설 지점으로, 손으로 정전 용량 센서를 만들 수있다. 위의 공식은 완전히 가장자리 효과를 무시하는 경우에만 유효 함을 기억해야한다. 우리는이 문서의 마지막 부분에서 이것에 대해 더 얘기하자.

전자 장치들의 이러한 집중적 활성 물질 및 기타 특성의 크기,인가 일, 습도, 농도, 오브젝트의 선형 및 각도 변위를 측정 계산하기 위해 사용되는 것을 인식 해주세요. 문제의 구조적 특징에 관해서는, 다음 개만이 유전체 재료로 라이닝, 전극 핀과 원통형의 하우징에, 평행 평면을 만들어, 심지어 그것없이했다.

여기에 정전 용량 센서를 작동하는 방법은 다음과 같습니다. 그들 중 일부의 작동 원리는 아주 자세하게 알 필요가있다. 이 문서에서 우리는 당신을 위해 도움이 될 수있는 몇 가지 공식을 제공합니다.

화학식 센서는 특정 유형의 동작 원리를 설명하기

유전체 판을 비교적 쉽게 할 수있는 사각형의 가능한 변화에 수위 센서는 다음 방정식을 이용하여 설명 :

C는 = εεₒaH / δ.

이 경우는 "X"에 의해 사용되는 전극의 중첩 길이를 말한다. 따라서, "A"는 커패시터 판의 폭을 나타낸다. 또한 이러한 장치들은 각도 값의 정확한 측정을 위해 사용되는 다양한 산업 분야에서 적용되고있는 것을 주목해야한다. 이러한 경우에 변환기의 용량은 다음 식에 의해 발견된다 :

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

정확하게 감도를 측정하기 위해, 당신은 약간 다른 공식을 사용한다 :

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

우리가 이러한 방정식의 일부분이 변수 무엇을 의미하는지 보자 :

• r₁ - 콘덴서 플레이트의 내주;
• r₂ - 동일한 플레이트의 외주;
• φ - 오버랩 각도 모멘트 (실제) 값을 측정;
• φₒ - 오버랩 각의 초기 값.

마지막으로, 우리는 조절 가능한 에어 갭과 용량 게이지의 작동 원리를 설명하는 수식을 설명 :

C = εεₒS / (δₒ-X).

예상대로 이해 δₒ 주 간격, 문자 X는 변위 판의 동일한 양이다. 주의! 정적 특성이 엄격하게 선형 아니므 유형의 통상적 레벨 센서 0,1δₒ 량을 초과하지 않는 매우 작은 변위를 측정하는데 사용된다. 물론, 이러한 장치는 매우 사소한 오류가 매우 심각한 문제가 발생할 수 있습니다 정밀 공학에서 요구된다.

그들은 어디에서 사용할 수 있습니까?

가능한 응용 분야는 매우 다양하다. 따라서, 사실상 모든 산업은 이러한 장치에 의해 제어되는 동작을 만날 수 있습니다. 이들은 각종 탱크의 충전을 제어하기 위해 사용되며, 그 내용은 액체, 가스 또는 미립자 (가스 센서) 일 수있다.

산업 및 정상적인 인간의 산업 활동의 유병률은 이러한 장치를 설계하는 것이 더 높은, 더 안전하고 더 쉽습니다. 이러한 증상의 조합에서, 그들은 심지어 극단적으로 공격적인 조건에서 사용할 수 있도록 좋은 유조선을 보유하고 있습니다.

또한, 용량 형 센서는 이송 라인이나 기계 제조업 점에서 리미트 스위치로서 사용될 수있다. 그것은 필요하고 다양한 메커니즘의 가장 정확한 위치입니다.

근접 센서

하지만 지금은 큰 수요에 근접 센서, 정확히 같은 원리로 만들어진다. 그 사용 범위도 넓다. 이 산업의 거의 모든 유형에서 작동 할 수있는 페니 비용 장치 때문입니다. 그러나 이러한 유형의 장비가 가장 인기있는 대표적인 산업이있다 :

• 플라스틱 또는 유리로 이루어지는 투명 유체로 채워진 용기를 제어한다.
• 유사한 기능은 완성 된 제품은 투명 재료로 만들어진 용기에 포장된다 (어린이 포함) 식품의 제조에 그들에 의해 수행된다. 기초한 같은 원리 및 용량 성 센서와 같은 연료 베일의 연구.
• 권선 깨진 가능한 위험 지역을 모니터하기위한.
• 캐리어 컨베이어 벨트가 손상 될 수 있습니다 유사한 장소를 제어 할 수 있습니다.
• 개별적으로 생산 제품의 종류 (캔, 병의 변환, 포장)을 제어 할 수 있습니다.

당연히, 이러한 전자 기기는 센서의 정밀 공학, 발전 및 기타 여러 산업의 다양한에서 가장 일반적이다.

경사계

비교적 최근에 보급되어있는 장치는 크기가 사용 된 각 센서에 정비례 송신 전기 출력 신호를 제공 소형 용량 경사계이다.

자신의 건설 단계에서 플랫폼 정렬 시스템, 편향 및 기술 지원 빔의 다양한 종류의 변형 결정뿐만 아니라 도로의 정밀 제어, 철도 트랙 편차 : 이러한 장치의 사용의 가장 일반적인 전공 분야.

또한, 사용하는 그러한 장치가 대형 트럭 및 기타 차량, 승강기 산업 굴삭기의 롤을 결정하고 특히 대규모 농업, 산업 기계 각도 변위의 정도를 확인.

매우 중요한 정전 용량 센서 연료 레벨 석유 산업입니다. 그들은 심지어 하나의 여행 수십 정제 된 석유 제품의 수천 톤의 수백에서 운반하는 유조선에 사용됩니다. 이들 장치도 응축수의 매우 풍부한 형성 먼지 생산지 고도 (동일한 가스 센서)에 매우 효과적이다.

그들은 절대 및 상대 음압 레벨의 측정 값에 사용뿐만 아니라 진정으로 강력한 커패시터가 사용되는 거의 모든 산업에서 매우 중요하다 유전체 재료의 두께를 찾을 수 있습니다.

용량 센서의 주요 장점

다소 다른 원리에 형성되는 유사한 장치에 비해 용량 센서는 많은 장점을 가지고 있음을 주목하여야한다. 의 이러한 킵의 주요 장점 목록을 보자 :

• 제조, 그들은 매우 간단합니다. 또한, 가장 간단하고 저렴한 재료 생산에 사용할 수 있습니다. 석유 산업 중요한 객체에서 사용하더라도 용량 연료 레벨 센서는 매우 겸손한 크기가 전기 에너지 소비의 가장 낮은 수준을 가지고 있습니다. 모든 이러한 특성들은 종종 더 비싼 장치 얻기 어려운 감도, 우수한 수준의 차이가있다.
• 원칙적으로, 그것의 기본 더 또는 덜 안정적이고 높은 품질의 산업용 커패시터로 사용하여, 당신의 손으로 정전 용량 센서가 될 수 있습니다.
• 그들이 가지고있는 연락처 높은 먼지와 습도 조건에서 작동에 매우 유용하다 (매우 드물게 집 전체를 사용하지 않음).
• 매우 긴 수명, 단위는 반복적으로 저렴한 비용 "탈환"을 관리합니다. 따라서, (범위 1200년부터 1700년까지 루블에 가격있는) 정전 용량 센서가 매우 유리한 인수이다.
• 장치의 가동 부분을 이동 위해 당신은 놀라 울 정도로 약간의 노력을 만들고 싶어.
• 이 장치는 산업 활동에 사용되는 장비의 거의 모든 부문과 결합하는 것은 매우 쉽습니다.

부정적인 측면

불행히도, 각각의 정전 용량 식 센서는, 어느 정도 이러한 유형의 장비의 광범위한 사용을 복잡 특정 단점을 갖는다. 우리는 더 자세히 그들을 목록 :

• 변환율 (즉, 송신)은 비교적 낮다.
• 작은 크기와 디자인의 단순성은 선별 장치의 품질에 매우 높은 요구를 지명한다는 사실에 기여한다.
• 좋은 용량 성 수위 센서 (및 기타 유사한 계측기)는 50 Hz에서의 기준치보다 높은 주파수에서 효율적으로 작동 할 수있다.

중요한주의 사항

그러나 모두가 그렇게 나쁘지 않습니다. 많은 제조업체들은 구조에서 사소한 변경하여 센서의 뛰어난 차폐 특성을 추구합니다. 사용 빈도에 관해서는, 실제로 그들은 400 Hz에서의 광범위한 산업 가치의 우수한 결과를 보여줍니다.

우리는 이미 가장자리 효과를 무시하는 경우에만 기본 공식에 대한 충성에 대해 이야기했다. 그러나 그것이 정말에만 유전체 판 사이의 거리가 자신의 크기에 필적 경우에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 알고하는 것이 유용하다. 또한, 부정적인 효과는 크게 단순히 가드 링을 사용하여 중화 할 수 있습니다. 이 경우, 경계 효과의 영향은 사용 된 플레이트 넘어서 전송할 수 없다.

다시 한번, 우리는 같은 압력 센서는 기기 묘묘하게, 안정적인 내구성과 낮은 비용 구조를 만들 수 있습니다 놀라운 단순성, 참고. 당신이 선택하면 유전체 사용 권리 기하학적 치수는 할 수 특별히 걱정하지 이러한 커패시터 재료의 생산에 사용된다.

따라서, 정확하게 센서 하우징의 제조를위한 금속 스탬프 따기, 디바이스와 불충분 판독 용량의 변화를 초래할 수 사실상 무시할에도 강한 온도 변동이다. 물론, 이것은 철저하게 고립 된 압력 센서 및 적극적인 환경 요인 등의 지표를 수행 할 필요성을 미연에 방지하지 않습니다. 단순함에도 불구하고, 높은 습도와 방사선의 높은 수준에 부정적인 장치의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

센서 분류

odnoemkostnye 및 dvuhemkostnye : 당신은 두 개의 큰 그룹으로 생산 된 센서의 모든 유형을 공유 할 수 있도록 자신의 생산을위한 산업 공정에 사용된다. 후자의 종류의 차이와 poludifferentsialnye으로 분할된다. 더 자세히 검토 할 것이다.

Odnoemkostny 장치. 이 경우에 그 주요부 보낸 매우 간단한 용량 성 센서 회로는, 가변 용량 가장 일반적인 커패시터이다. 불행하게도, 심지어 약간 증가 습도와 온도가 표시 매우 실질적인 영향의 정확성에있다. 이 때문에, 다양한 센서가 자주 고장이 있습니다. 이러한 오류의 크기를 중화하기 위해서는 차별화 된 구조를 사용하는 것이 필요하다.

Dvuhemkostny 센서. 사실, 그냥 같은 차별화 된 구조입니다. 용량 성 레벨 센서는 이러한 방식으로 제조 된 충족하는 것이 가능해진다. 이 장치는 이전 모델의 주요 단점 전달하지만, 자신의 약점을 가지고있다. 가장 큰 단점은,이 방식은 소위 기생 용량을 억제 할 수 있기 때문에, 장치 자체와 표면 사이에 두 개 또는 세 개의 실드 선을 사용할 필요가있다.

그러나 쉽게이 경우에 용량 성 센서의 상당히 정교한 기법 , 무시하는 대가로 당신이 매우 정확하고 민감한 장치를 얻을 수 있기 때문이다.

건설 센서의 특이성

(도면의 설계의 관점에서) 많은 경우에 이러한 장치의 생성이 문제가된다. 당신이 용량의 변수 수준의 센서를 만들 때 특히 사실이다. 그러나 경험은 많은 문제가 거의 정확한 교정 및 생산에 사용되는 고성능 소재 해결되는 것을 보여줍니다. 대부분의 경우 생산자가 직면 한 이러한 어려움은 센서를 dvuhemkostnyh.

일반적으로,이 유형의 특성 측정 장치는 그들이 정확한 물리적 표현과 의미를 갖는 두 개의 물리적 변수가 용기의 무 차원 비율로 표현 될 수 있다는 것이다. 그들이 안전하게 호출 할 수 있도록 "의 관계를 조사합니다." 이러한 장치 (그 큰 플러스!)의 장점은 일반적으로 설계에 정말 극단적 인 상황과 조건에서 신뢰성을 향상 냉각 몇 가지 표준 조치를 할 수 없다는 것입니다.

리니어 엔코더의 특성

종종 산업 환경에서 제어하는 데 필요한 모든 비 전기 값, 그것은 매우 다양하고 다각적 인 것입니다. 엄격한 통제 될 수 있습니다 작업의 상당 부분은 공간에서 표면의 각도 및 선형 운동도 다른 종류를 확인하십시오. 당신이 틈에 절대적으로 균일 한 전기장을 가진 커패시터를 사용하는 경우는 전자 센서 다음과 같은 유형의 두 가지를 만들기 위해 그렇게 어려운 일이 아니다 :

• 된 전극의 면적은 가변적이다.
• 전극 사이의 가변 간격이있는 사람들.

그것은 두 번째 다양한 공간에서 심지어는 몸의 움직임 알 수있다 사용하는 동안 첫 번째 유형은, 정말 큰 운동의 고정에 가장 적합한 지 이해하기 쉽고, 값은 단지 몇 미크론 같다!

각도 변위를 결정하기위한 센서

설계와 목적에 의해, 일반적으로 거의 동일한 앞의 접촉 유형들이. 작은 - 유사성 센서는 큰 치수 및 전극 자체 사이의 가변 간격으로 표기 가변 영역의 전극 사실 드러난다. 전형적으로, 이러한 장치는 커패시터 판의 면적 변화의 가능성과, 다단 만들어진다.

이를 위해, 제 1 전극은 상기 커패시터의 유전체 판의 중첩을 제공하는 제 2 변화 영역의 위치를 변경하는 회전 이동 축에 고정. 물론,이 때 정전 용량의 변화를 기록했다.

연구 결과

그래서 우리는 악기의 수준의 기본 특성을 논의 디자인 기능, 행동의 원칙과 가능한 기술 솔루션에 대해, 응용 프로그램의 자신의 분야에 대해 배웠습니다. 이 기사에서 이해할 수 있듯이, 정전 용량 센서의 유병률과 매우 높은 인기는 이러한 장치의 매우 매력적인 가격과 어려운 환경 조건에서 긴 수명을 기반으로합니다.

이 모든보기의 건설적인 관점에서 모든 미터는 애플리케이션의 다소 특이한 방식을 특징으로 표준 커패시터이다, 사실 덕분에 가능하다. 그러나, 당신은 다시 한번 크게 원칙이 작업을 킵 반영 수학 공식을보고, 직접 확인할 수 있습니다.