電容傳感器：設備和操作的原理。 電容式傳感器：應用

現代工業和人類日常的人類活動中，也離不開各種電子設備的想像。 他們幫助我們在各方面，以及一些生產運營執行不沒有他們取得成功。 那些“助手”還應該包括電容式傳感器。

所謂的參數類型進行轉換器。 的體積這樣的設備的測量是通過靜電容量的變化的一些重要參數改變時所執行的。 簡單地說，在估計的變化 電容 的一些外部因素的影響下。

電容性傳感器的操作原理

這就是電容式傳感器。 操作他們沒有那麼困難，但了解它的原理，你需要知道的東西。 首先，我們回顧確定電容器的電容的原理。 這個動作是由下式表示：

C =εεₒS/δ。

這種表達是眾所周知的從學校物理課程很多，但它不會傷害刷新你的記憶和回憶，這意味著每個變量：

• 的S - 電容器板的面積。
• ë - 在電容設計中使用的介電材料的相對介電常數。
• εₒ - 在物理表示自由空間的介電常數。
• δ - 因此它可以被指定或電介質板，或材料的幾個層之間的距離的厚度。

因此，從上述式，電容很容易地改變。 就夠了對介電材料的板的面積以某種方式作用，在該材料的製造中使用與透氣性的板或直接在...之間的距離。 因此，特定值的選擇只取決於該設備設計人員設定的任務列表上。

因此，我們甚至可以使用您的手的電容傳感器，如視建設性點是 - 通常平的或圓柱形的電容器，一個板，其正在不斷遇到空間中的受控運動，這導致電容的變化。 應該記住的是，上述公式只適用，如果你完全忽略邊緣效應。 我們將更多地談論這在本文的最後一節。

應當知道，這樣的電子設備被用於測量物體的角位移和線性位移，計算尺寸，所施加的工作，濕度，濃度的活性物質和其它特性的廣泛使用。 關於這個問題的結構方面，則所述捆，並且即使沒有它由平面平行的，與針電極的圓柱形外殼，有介電材料的襯裡。

以下是如何操作的電容式傳感器。 它們中的一些操作原理需要很詳細的了解。 在本文中，我們給出一些公式，可以對你有用。

式來描述某些類型的傳感器的操作原理

與方形電介質板可以是相當容易的可能的變化水平傳感器使用所描述的以下方程：

C =εεₒaH/δ。

通過在這種情況下的“X”指的是使用的電極重疊的長度。 因此，“a”表示的電容器的板的寬度。 應當指出的是，這樣的裝置已在工業的各個領域，在那裡它們被用於角度值的精確測量得到了應用。 在這種情況下，換能器的容量由下面的表達發現：

C =εεₒ（r₂-R 1）/2δ*（φₒ-φ）。

為了準確地測量靈敏度，應使用一個稍微不同的公式：

K =εεₒ（r₂-R 1）/2δ。

讓我們來看看什麼是那些這些方程式的一部分變量的意思是：

• R 1 - 電容器板的內半徑;
• R 2 - 相同的板的外半徑;
• φ - 在重疊角的時刻（實際）值測量的;
• φₒ - 重疊角的初始值。

最後，我們解釋描述與可調氣隙電容計的工作原理的數學表達式為：

C =εεₒS/（δₒ-X）。

可以預見的是，δₒ理解一個主隙，字母X是所述板的位移量相同。 注意！ 由於靜態特性不是嚴格線性的，典型的類型的水平傳感器用於測量非常小的位移，這將不超過量0,1δₒ。 當然，這些設備都需要高度精密工程，其中，哪怕是輕微的錯誤可能導致非常嚴重的問題。

在哪裡可以自己使用？

可能的應用領域是非常多樣的。 因此，幾乎所有工業中能夠滿足操作，這是由這些設備進行控制。 它們被用來控制各種槽的填充，其含量可以是液體，氣體或顆粒（氣體傳感器）。

工業和正常人工業活動的發生率較高，更可靠和更容易設計這樣的設備。 從這些症狀的組合，他們是那麼好，他們甚至可以在非常積極的條件下使用擁有油輪。

此外，電容性傳感器可以被用作在傳送線或機器製造車間的限位開關。 這是必要的和各種機制的最準確的定位。

接近傳感器

但是現在需求量很大 接近傳感器， 其均採用完全相同的原理。 其使用的範圍更加廣泛。 這是由於，可以工作在幾乎所有類型的行業的成本一分錢設備。 不過，也有典型的行業中，這種類型的設備是最流行：

• 由塑料或玻璃填充流體的透明容器的控制。
• 類似的功能是通過它們的食品（包括兒童），其中，所述成品被包裝在由透明材料製成的容器的製造執行。 基於相同的原理和捆包的作為電容燃料傳感器的工作。
• 用於監控危險區域，在可能情況下已損壞繞組線。
• 控制類似的地方，其中載體傳送帶可能會損壞。
• 單獨控制的生產的產品類型（罐，瓶的轉換，包裝）。

不足為奇的是，這些電子裝置是在精密工程，發電和許多其它工業各種傳感器的最常見的。

傾角

只有在相對近年來變得流行的設備是小型的電容性傾斜提供傳輸的電輸出信號，其大小是成正比的使用的角度傳感器。

在其建設階段平台的準系統，確定偏轉以及各種技術的支撐梁的變形，以及道路的精確控制，鐵路軌道偏差：使用這些設備的最常見的主要領域。

此外，使用這樣的裝置確定重型卡車和其他車輛，電梯和工業挖掘機的側傾，並確定用於農業和工業機器特別大的角位移的程度。

很重要的電容式 傳感器，燃料水平 的石油工業。 他們甚至在一個行程數万和數十萬噸級成品油攜帶超級油輪使用。 這些器件甚至在非常豐富形成冷凝物和高度的產塵區域的（相同的氣體傳感器）是非常有效的。

他們發現自己在絕對和相對壓力水平的測量值使用以及介電材料，這是在使用真正強大的電容幾乎所有行業極其重要的厚度。

電容式傳感器的主要優點

應當注意的是，當與上有所不同的原理所形成的類似裝置相比，所述電容式傳感器具有許多優點。 讓我們列出這些基普的主要優點：

• 在製造業中，他們都非常簡單。 此外，最簡單和廉價的材料可以在生產中使用。 甚至在石油工業中的重要對象中使用電容式的燃料水平傳感器具有非常適度的大小具有電能消耗的可能的最低水平。 與所有這些特性，它們的不同的敏感性，這是達不到的經常用於更昂貴的設備的優良水平。
• 原則上，它可以與你的手的電容式傳感器，使用作為其基底任何或多或少可靠和高質量的工業電容器。
• 它們具有觸點（很少使用的集電體），它是在高的灰塵和濕度條件下的工作極為有利的。
• 極長的使用壽命，單位一再設法“奪回”他們的成本低。 因此，電容式傳感器（其價格範圍為一二○○年至1700年盧布）是非常有利可圖採集。
• 用於移動裝置的可動部需要使出奇小的努力。
• 該設備是非常容易，幾乎所有的只用在工業活動中各類設備相結合。

消極的方面

不幸的是，每個電容傳感器具有某些缺點，這在一定程度上複雜化的廣泛使用這種類型的設備的。 我們列出了他們的詳細信息：

• 換算係數（即，傳輸）是相對低的。
• 體積小，設計簡單貢獻的事實，在檢查設備的質量相當提名很高的要求。
• 良好的電容液位傳感器（以及其他類似的測量儀器）只能以比50Hz的標準值高得多的頻率有效地操作。

重要聲明

然而，一切都沒有那麼糟糕。 許多製造商在它們的結構作微小改動的目的傳感器的優良的屏蔽特性。 而對於使用頻率，在實踐中，他們表現出的400赫茲的廣泛的工業價值的優異成績。

我們已經談到忠誠只要忽略的邊緣效應的基本公式。 但它是有用的知道，它真的可以只在電介質板之間的距離與自己的大小事件產生負面影響。 此外，該負面影響，可以在很大程度上抵消簡單地使用保護環。 在這種情況下，邊界效應的影響不能超出使用平板轉移阱。

再次，我們注意到，在相同的壓力傳感器由一個顯著的簡單性，它允許你創建一個奇妙的穩定，耐用和低成本結構表徵。 如果選擇使用電介質的右幾何尺寸在製造這種電容器材料不能特別擔心的被使用。

因此，正確地拿起金屬印模用於傳感器外殼的製造中，實際上可以忽略甚至強的溫度波動可能導致在該設備及其不足讀數的電容的變化。 當然，這並不排除進行徹底分離的壓力傳感器和侵略性環境因素其它這種指標的必要性。 儘管它們的簡單性，高濕度和輻射水平的升高可能負面的器件的可靠性的影響。

傳感器的分類

用在工業生產過程的生產讓你分享所有類型的生產分為兩個大組的傳感器：odnoemkostnye和dvuhemkostnye。 後一種被分成差動和poludifferentsialnye。 讓我們看看他們的更多細節。

Odnoemkostny設備。 在這種情況下，電容式傳感器電路極其簡單，因為它們的主要部分是具有可變電容的最常見電容器。 不幸的是，即使是略有增加的濕度和溫度有跡象非常明顯的影響精度。 正因為如此，有各種傳感器經常發生故障。 為了抵消這種誤差的大小，就必須使用差異化的結構。

Dvuhemkostny傳感器。 其實，這只是這樣一個差異化的結構。 通常可以以滿足電容式液位傳感器是通過這樣的方案來製造。 這些設備是從以前的模式的主要缺點交貨，而是有自己的弱點。 最顯著缺點是使用該設備本身和表面之間兩個或三個屏蔽線，因為只有以這種方式，能夠抑制所謂的寄生電容的需要。

然而，電容式傳感器的一個相當複雜的方案，在這種情況下，很容易 忽略， 因為作為回報，你得到一個非常準確和靈敏的裝置。

構建傳感器特異性

在許多情況下（從設計的角度來看）這樣的設備的創建是有問題的。 當你想創建一個容量可變的水平傳感器這是尤其如此。 然而，經驗表明，許多問題都幾乎完全精確的校準，並在生產中使用的高性能材料解決。 大多數情況下所面臨的生產這些困難dvuhemkostnyh傳感器。

一般而言，這種類型的特異性 測量裝置的 是，它們可以被表示為兩個物理量（容器），其具有一個精確的物理表達和意義的無量綱比值。 這樣他們可以安全地被稱為“探測的關係。” 這些設備（它們巨大的加！）的好處是，它們通常不能在其設計有冷卻增強在非常極端的情況和條件下的可靠性一些標準的措施。

線性編碼器的表徵

所有非電值，這常常需要在工業環境中，以控制，這是非常多樣的和多方面的。 是受到嚴格控制的措施的顯著部分，使角位移和線性運動甚至不同種類的表面在空間中。 如果您使用在間隙絕對均勻的電場電容器，它也不是那麼困難，使電子傳感器以下兩個類型：

• 其中電極的面積是可變的。
• 那些誰擁有電極之間的可變間隙。

這是很容易理解的是，第一類是最適合固定真正的大動作，而使用第二品種甚至可以注意到，在空間中的一些全身運動，它的值等於只有幾微米！

傳感器用於確定所述角位移

在一般情況下，通過設計和目的，它們幾乎完全等同於前述接觸型。 相似性表現在一個事實，即傳感器應也可用於更大的尺寸，並與電極本身之間的可變距離的可變區的電極 - 小。 典型地，這樣的裝置是由多段，與改變電容器極板的面積的可能性。

為了實現這一點，第一電極固定到旋轉中的可動軸，它相對於所述第二變化區域，其提供在電容器中的電介質板的重疊其位置的變化。 當然，當它記錄的電容的變化。

發現

所以我們討論了水平儀的基本特徵，了解他們的應用領域，對設計特點，作用原理和可能的技術解決方案。 正如你可以從文章理解，電容式傳感器的患病率及其極高的知名度是基於這樣的設備的價格極具吸引力，即使在惡劣的環境條件下，使用壽命長。

所有這一切都可能是由於這樣的事實，從建設性的角度，所有這些儀表是唯一的標準電容，其特點是其應用的一個有點不尋常的方式。 但是，你可以找出自己，再一次看著數學公式，大致反映了原則基普工作。