Sensor capacitive - kifaa na kanuni ya uendeshaji

SENSOR YA NAFASI INAYOWEZA (KARIBU)

  • umbali kati yao;

Ikiwa mara kwa mara ya dielectric ya kati ambayo mistari ya shamba hili hupita (tutaita eneo hili la kugundua) mabadiliko, basi uwezo wa capacitor utabadilika.
Kwa hiyo, tunayo capacitor ya gorofa ya classic (C). Hebu tufunue sahani zake kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2. Usanidi wa shamba E utabadilika.

  • eneo la sahani;
  • vijiti (pini).

Kanuni ya capacitive ya kuchunguza tukio lolote, pamoja na kutambua nafasi, hutumiwa sana sana.

  • permittivity ya kati kati ya sahani.
  • mifumo ya kengele ya usalama.

Kwa mfano, kwa kanuni iliyoelezwa, sensorer za roll zinatekelezwa. Kipimo cha angle ya mwelekeo kinapatikana kwa kusonga kati ya sahani za condenser kioevu. Wakati pembe ya mwelekeo inabadilika, eneo la kufanya kazi la sahani hubadilika, mtawaliwa, uwezo.

  • vifaa vya kudhibiti mguso, kama vile swichi;

Wanaweza kuwa na sura tofauti, ambayo, kwa njia, hutumiwa kuunda sensorer capacitive kwa madhumuni mbalimbali.
Faida isiyo na shaka ya sensor kama hiyo ni kugundua vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo yoyote, na sio chuma tu, kama vile kwa kufata.
Kipengele cha kuhisi katika kesi hii ni:
Kwa hivyo, sensorer za capacitive, kulingana na upeo wa matumizi, ni nyingi sana, ingawa hutumia mzunguko tata.
Zaidi ya hayo, kiasi cha nadharia yoyote kitawekwa kwa kiwango cha chini kinachohitajika kwa uelewa wa jumla wa maudhui.
Kwa njia, kuna uwanja wa umeme E katika capacitor iliyoshtakiwa, tutarudi kwake tunapozingatia jinsi sensor ya capacitive inavyofanya kazi.
Kwa hivyo, unapokaribia salama ya chuma au baraza la mawaziri lililo na sensor ya usalama ya capacitive, kengele itatolewa.

  • mitungi iliyopangwa kwa coaxially;
  • sahani mbili zilizopanuliwa zilizopangwa kwa sambamba;

Upeo wa kugundua, kwa njia, ni ndogo - kutoka kwa milimita chache hadi sentimita kadhaa, na ukubwa wa kitu kilichodhibitiwa imedhamiriwa na unyeti wa detector. Vigezo hivi vinapaswa kuainishwa katika maelezo ya kiufundi (pasipoti) ya bidhaa.
Hii inapaswa kuzingatiwa wakati wa kuamua juu ya matumizi ya vifaa vile katika kituo fulani.
Uwezo wa umeme wa kondakta una sifa ya uwezo wake wa kukusanya malipo ya umeme, wakati wa kupata uwezo fulani. Lakini hatutazingatia misingi ya kinadharia ya uhandisi wa umeme katika makala hii.
Kwa kuwa kati iliyodhibitiwa ina kibali cha dielectri tofauti na ile ya hewa, wakati sehemu ya detector imeingizwa kwenye dutu iliyodhibitiwa, uwezo wa kipengele nyeti hubadilika ipasavyo.

Sensor ya kiwango cha uwezo

  • aina fulani za skrini za smartphone;

Hebu tuangalie nini capacitance inategemea, kwa kutumia mfano wa capacitor rahisi, yenye sahani mbili kwa namna ya sahani (Mchoro 1).
Kuhusu aina ya mwisho ya vifaa ni thamani ya kuandika kidogo zaidi.
Ukweli ni kwamba kitu cha chuma kinaweza kutumika kama sahani moja ya capacitor, na chini (na katika kesi fulani sakafu ya chumba) kama nyingine.
Sehemu nyingine ya maombi ya wagunduzi wa kanuni hii ya operesheni ni kugundua kiwango, kwa vinywaji, kwa mfano, maji au mafuta, na kwa vifaa vingi (Mchoro 3).
Kama unaweza kuona, vifaa kama hivyo ni vingi sana na sio uwezo wao wote ulioorodheshwa hapa.
Kutumia sahani zinazozunguka mhimili wa kawaida, kubadilisha eneo la kuingiliana kulingana na pembe, tunapata sensor ya mzunguko, na, ikiwa inataka, kasi ya mzunguko.

Sensor ya nafasi ya uwezo

Kanuni ya uendeshaji wa sensor capacitive
Vigunduzi vile hutumiwa, hata hivyo, si mara nyingi. Ukweli ni kwamba sensor yoyote inayotumia kanuni ya capacitive ya uendeshaji katika kazi yake ni nyeti kwa kuingiliwa kwa umeme.
Uendeshaji wa sensorer za nafasi ya capacitive inategemea kanuni hii. Wakati kitu chochote kinapoonekana kwenye eneo la kugundua, kigunduzi kinaanzishwa.

MASHARTI
Kanuni ya uendeshaji wa sensor capacitive ni kudhibiti mabadiliko katika capacitance ya kipengele chake nyeti - capacitor. Kwa maana inayojulikana zaidi, capacitor ni sehemu ya elektroniki inayojumuisha sahani mbili za umeme zinazotenganishwa na safu ya dielectri.
Wakati huo huo, inawezekana kutekeleza sio tu udhibiti wa kizingiti cha waendeshaji (kuzima), lakini pia kupata habari kuhusu maadili ya nambari, zaidi ya hayo, kwa kiwango cha juu cha usahihi, ambacho baadhi ya aina nyingine za sensorer za ngazi haziwezi kujivunia. .
Hiyo ni, kuonekana kwa kitu kigeni (au dutu) katika ukanda huu itasababisha mabadiliko katika uwezo C. Mzunguko wa umeme wa kifaa hufuatilia mabadiliko haya na hutoa ishara inayofaa.

KITAMBU CHENYE UWEZO

SENZI ZA NGAZI ZENYE UWEZO

NGAZI

Sensorer capacitive - waongofu wa parameter. Kazi yao ni kubadili capacitance kwa kubadilisha parameter kipimo. Sensorer capacitive inabadilisha idadi kama vile unyevu, shinikizo, nguvu ya mitambo, kiwango cha kioevu kuwa mabadiliko ya uwezo wa umeme.

Uainishaji

Kwa muundo, sensorer capacitive imegawanywa katika:

  • Uwezo mmoja.
  • Uwezo mara mbili.

Sensor moja ya uwezo ina kifaa rahisi na inafanywa kwa namna ya capacitor yenye uwezo wa kutofautiana. Hasara yake ni ushawishi mkubwa wa mvuto wa nje. Hizi ni pamoja na joto na unyevu. Ili kulipa fidia kwa usahihi huo, mifano ya tofauti ya uwezo wa mbili hutumiwa.

Tofauti na sensorer za uwezo mmoja, hasara ya mifano tofauti ni kwamba kiwango cha chini cha viunganishi vitatu vya ngao vinahitajika kati ya kifaa cha kupimia na sensor ili kufuta capacitances ya vimelea. Hata hivyo, hii inakabiliwa na utulivu, ongezeko kubwa la usahihi na upanuzi wa upeo wa matumizi ya sensorer vile.

Wakati mwingine ni ngumu kuunda sensor ya kutofautisha ya aina ya capacitive kwa sababu ya kuzingatia muundo. Hasa ikiwa ni sensor ya pengo tofauti. Lakini wakati capacitor ya mfano iko pamoja na moja ya kazi, na muundo wao ni sawa, ikiwa ni pamoja na vifaa vyote, unyeti wa chini sana wa kifaa kwa ushawishi wa nje wa mambo mbalimbali utaundwa. Katika kesi hizi, tunazungumza juu ya mfano wa nusu-tofauti unaohusiana na vifaa 2 vya capacitive.

Kipengele maalum cha parameta ya pato ya sensorer mbili-capacitance, iliyotolewa kama uwiano wa dimensionless wa capacitances 2, inaruhusu sisi kuwaita vifaa vile sensorer uwiano.

Sensorer za mstari

Vigezo visivyo vya umeme vinavyotakiwa kupimwa katika mazoezi ni tofauti sana na nyingi. Kwa msingi wa capacitor, ambayo uwanja wa umeme unasambazwa sawasawa katika pengo la kufanya kazi, vifaa vya sensorer za uhamishaji wa capacitive za aina zifuatazo huundwa:

  • Na eneo la electrode ya kutofautiana.
  • Na nafasi zinazoweza kubadilishwa.

Sensorer za eneo zinazoweza kubadilika ni bora zaidi kwa miondoko mikubwa, wakati vitambuzi vya nafasi tofauti ni bora kwa miondoko midogo.

Visimbaji vya pembe vina kanuni ya utendakazi sawa na visimbaji vya mstari. Walakini, sensorer hizi pia zinapendekezwa kwa safu ndogo za harakati za pembe. Kwa madhumuni hayo, mifano ya multisectional yenye eneo la sahani ya kutofautiana hutumiwa mara nyingi katika uendeshaji.

Sensorer hizo zina electrode moja iliyowekwa kwenye shimoni la kitu kilichodhibitiwa. Kwa kuhamishwa kwa angular ya shimoni, eneo la sahani za capacitor hubadilika, ambayo husababisha mabadiliko ya uwezo. Mabadiliko haya yanashughulikiwa na mzunguko wa umeme.

Viingilio

Kwa maneno mengine, kifaa kama hicho kinaitwa sensor ya roll. Wanaitwa inclinometers na hufanywa kwa namna ya sensor tofauti ya capacitive tilt. Muundo huu una sehemu nyeti kwa namna ya capsule.

ambapo ε ni ruhusa ya nyenzo, d ni pengo, S ni eneo la sahani.

Sensorer za uwezo zinaweza kufanya kazi wakati wa kupima vigezo tofauti katika pande tatu, kulingana na unganisho la dhamana iliyodhibitiwa na vigezo:
  • Tofauti kati ya sahani.
  • Eneo la kuingiliana kwa sahani.
  • Dielectric inayobadilika mara kwa mara ya nyenzo.

Katika kesi ya kuruhusu, parameter ya pembejeo itakuwa utungaji unaojaza kiasi kati ya sahani. Sensorer hizo za capacitive zimekuwa maarufu katika ufuatiliaji wa ukubwa wa vitu vidogo, unyevu wa miili.

Faida
Sensorer za capacitive zina faida nyingi juu ya aina zingine. Hizi ni pamoja na:
  • Sura ya sensor inaunganishwa kwa urahisi na miundo na kazi tofauti.
  • Hakuna jitihada kubwa zinazohitajika ili kuhamisha sehemu nyeti.
  • Operesheni ndefu.
  • Hakuna anwani zinazohamishwa.
  • Kuongezeka kwa unyeti.
  • Matumizi ya chini ya nguvu.
  • Vipimo vidogo vya jumla na uzito.
  • Uzalishaji katika utengenezaji, matumizi ya vifaa vya bei nafuu na vitu.

Sensorer za capacitive zinajulikana kwa muundo wao rahisi, ambayo inafanya uwezekano wa kuunda vifaa vya kuaminika na vya kudumu. Mali ya capacitor hutegemea tu vigezo vya kijiometri, na haitegemei mali ya vifaa vinavyotumiwa, ikiwa ni pamoja na kuchaguliwa kwa usahihi. Kwa hiyo, ushawishi wa joto kwenye eneo la uso na ukubwa kati ya sahani hupuuzwa katika kubuni, na uchaguzi sahihi wa insulation na chuma.

Mapungufu
  • Fanya kazi kwa mzunguko wa juu.
  • Kuongezeka kwa mahitaji ya vipengele vya kinga.
  • Kigezo kidogo cha ubadilishaji.

Wakati wa kutumia sensorer capacitive, ni muhimu kutoa ulinzi dhidi ya kengele za uongo. Zinatokea kwa sababu ya mawasiliano ya ajali ya mfanyakazi, mvua ya anga, vinywaji mbalimbali.

Maombi

Sensorer capacitive hutumiwa katika maeneo mbalimbali ya uzalishaji na shughuli za binadamu. Zinatumika katika mifumo ya udhibiti na udhibiti wa mchakato katika matumizi yote ya viwandani. Sensorer maarufu zaidi leo ni sensorer za kukaa, ambazo ni miundo thabiti. Wana bei ya chini, na anuwai ya maelekezo ya matumizi.

Sehemu kuu za matumizi ya sensorer ni:
  • Kuhesabu bidhaa za kipande.
  • Marekebisho ya mvutano wa conveyor.
  • Ishara ya kuvunjika kwa kondakta wakati wa vilima.
  • Udhibiti wa kujaza pakiti.
  • Kengele wakati wa kujaza glasi na vyombo vya plastiki.
Mada zinazofanana:
  • sensorer kwa kufata neno. Aina. Kifaa. Vigezo na maombi
  • Sensorer za ukumbi. Aina na maombi. Uendeshaji na viunganisho
  • Vipimo vya kuchuja (Vipimo vya kuchuja). Aina na kazi. Kifaa
  • Sensorer za Shinikizo. Aina na kazi. Jinsi ya kuchagua na kutumia
  • Sensorer za joto. Aina na kanuni za uendeshaji, Jinsi ya kuchagua
  • Sensorer za ultrasonic sehemu ya 1. Kubuni na uendeshaji
  • Sensorer za ultrasonic sehemu ya 2. Aina na uendeshaji. Maombi

Sura ya 8

VYOMBO VYENYE UWEZO

§ 8.1. Kanuni ya uendeshaji. Aina za sensorer capacitive

Sensorer capacitive hufanya kazi kwa kubadilisha thamani iliyopimwa kuwa upinzani wa capacitive. Kwa hiyo, sensorer capacitive ni parametric. Kanuni ya uendeshaji wa sensorer capacitive inategemea utegemezi wa capacitance ya capacitor juu ya vipimo vya sahani, umbali kati yao, na mara kwa mara dielectric ya kati kati ya sahani.

Uwezo wa capacitor na sahani mbili za gorofa

Kutoka (8.1) inafuata kwamba mabadiliko katika uwezo wa capacitor yanaweza kutokea kutokana na mabadiliko katika kiasi chochote cha tatu: d, s
,. Iliyoenea zaidi ni sensorer capacitive ambazo hupima uhamishaji wa mstari. Kwenye mtini. 8.1, a, b inaonyesha mzunguko wa kitambuzi cha uhamishaji cha mstari wa capacitive na utegemezi wa uwezo

sensor kutoka kwa ishara ya pembejeo - uhamishaji x.

Nyenzo Zinazopendekezwa

Kwenye mtini. 8.2, a, b inaonyesha mchoro wa sensor ya kuhama kwa angular ya capacitive na utegemezi wa uwezo wa sensor kwenye ishara ya pembejeo - pembe ya mzunguko a. Katika sensor hii, uwezo hubadilika kwa sababu ya mabadiliko katika eneo la mwingiliano wa sahani mbili - sahani 1 na 2. Moja ya sahani (1) imewekwa, nyingine (2)  inaweza kuzungushwa kwenye mhimili. jamaa na sahani /. Umbali kati ya sahani haubadilika, wakati sahani 2 inapozungushwa, eneo la kazi kati ya sahani 1 na 2 mabadiliko (katika Mchoro 8.2, alama ya kutotolewa).

Kwenye mtini. 8.3 inaonyesha sensor ya kiwango cha capacitive. Katika sensor hii, capacitance inabadilika kulingana na kiwango cha kioevu, kwani mara kwa mara ya dielectri ya kati kati ya sahani zilizowekwa hubadilika.

Sensorer capacitive hutumiwa katika nyaya za AC. Uwezo ni kinyume na uwiano wa mzunguko wa nguvu: Xc = 1/
, wapi
mzunguko wa angular; f ni mzunguko, Hz.

Kwa mzunguko mdogo wa nguvu, upinzani wa capacitive ni wa juu sana kwamba ni vigumu sana kuchunguza mabadiliko ya sasa katika mzunguko na sensor capacitive hata kwa kifaa nyeti sana. Utumiaji wa vihisi uwezo ni vyema wakati unaendeshwa na masafa ya kuongezeka (400 Hz au zaidi).
§ 8.2. Tabia na mizunguko ya kubadili ya sensorer capacitive

Unyeti wa sensor ya capacitive hufafanuliwa kama uwiano wa ongezeko la uwezo kwa mabadiliko katika thamani iliyopimwa ambayo imesababisha ongezeko hili. Kwa transducer ya bahasha tambarare yenye uwezo wa kuhamishika yenye bahasha mbili na pengo la hewa, uwezo

ambapo d ni umbali wa awali kati ya sahani za eneo s.

Umbali wa awali d Ba 4 huchaguliwa kwa sababu za kubuni, lakini haipaswi kuwa chini ya thamani fulani ambayo kuvunjika kwa umeme kwa capacitor kunawezekana. Kwa hewa, voltage ya kuvunjika ni karibu 3 kV kwa 1 mm. Umbali wa chini wa pengo la hewa katika micrometers nyeti zaidi ya capacitive ni kuhusu 30 microns. Unyeti wa kihisishi cha gorofa hupatikana kwa kutofautisha equation (8.2):

Usikivu, kama ifuatavyo kutoka (8.3) na grafu (Mchoro 8.1, b), sio mara kwa mara katika safu ya uhamishaji unaowezekana x. Ni kiwango cha juu katika ishara ndogo za pembejeo (wakati sahani ziko karibu na kila mmoja) na hupungua kwa kasi wakati sahani zinaondolewa.

Sensorer capacitive inapojumuishwa katika mzunguko wa daraja la kupimia AC, unyeti wa kipimo unaweza kuongezeka kwa kuongeza voltage ya usambazaji wa daraja (ona Sura ya 2). Hata hivyo, hata hapa ni muhimu kukumbuka hatari ya kuvunjika kati ya sahani. Ili kuongeza kwa kiasi kikubwa voltage ya usambazaji, sahani nyembamba ya mica imewekwa kati ya sahani za capacitor. Ili kuongeza unyeti wa mzunguko wa kupima na sensor capacitive, ni muhimu kuongeza mzunguko wa voltage ya usambazaji. Hata hivyo, hii inahitaji hatua maalum ili kulinda mzunguko na waya za kuongoza ili kupunguza hitilafu ya kipimo inayosababishwa na mikondo ya kuvuja na mikondo ya kuchukua.

Katika sensor ya shinikizo la capacitive (Mchoro 8.4), moja ya sahani za capacitor ni membrane ya gorofa ya pande zote 1, ambayo huona shinikizo P. Sahani nyingine 2 ya sensor haina mwendo na ina radius sawa na R. na utando /. Kati ya sahani za capacitor kuna pengo la awali la hewa d beg . Chini ya ushawishi wa shinikizo la kipimo P , utando hupungua, na
 katikati ya membrane ina uhamisho mkubwa zaidi. Mabadiliko ya kutofautiana katika pengo la hewa kati ya sahani hufanya iwe vigumu kupata formula kwa uwezo wa sensor kama hiyo. Wacha tuilete kwa fomu yake ya mwisho.

Uunganisho wa moja kwa moja wa kipengele nyeti (membrane) na sensor bila vipengele vya kati vya kinematic

 

Nishati ya uwanja wa umeme kwenye capacitor

.

Nguvu inayofanya kazi kwenye sahani inafafanuliwa kama derivative ya nishati kwa heshima na uhamishaji:

Ili kuboresha usahihi na unyeti, pamoja na kupunguza ushawishi wa nguvu za mitambo, sensor capacitive inaweza kufanywa tofauti (Mchoro 8.5) na kuingizwa katika mzunguko wa daraja.

Sensor ya capacitive tofauti ni capacitor ya gorofa yenye sahani ya chuma 1, ambayo nguvu iliyopimwa hufanya kazi F. Sahani 1 imewekwa kwenye kusimamishwa kwa elastic 6 na, chini ya hatua ya nguvu F , huenda sambamba na yenyewe.

Sahani mbili za kudumu 2 na 3 zimetengwa kutoka kwa mwili na spacers maalum 4 na 5. Kwa kukosekana kwa nguvu F , sahani 1 inachukua nafasi ya ulinganifu kuhusiana na sahani za kudumu 2, 3. Katika kesi hii, uwezo wa capacitor iliyoundwa na sahani 1 na 2 ni sawa na capacitance ya capacitor iliyoundwa na sahani 1 na 3: C 1-2 \u003d C 1-3 \u003d C. Chini ya ushawishi wa nguvu iliyopimwa F, ambayo inashinda upinzani wa kusimamishwa kwa elastic. 6, sahani 1 husonga na uwezo wa capacitors ya juu na ya chini hupokea nyongeza za ishara tofauti:

Kwa kuwa uwezo huu umejumuishwa katika mikono ya karibu ya mzunguko wa daraja, unyeti wa mzunguko wa kupima ni mara mbili (angalia Sura ya 2). Vikosi vinavyofanya kazi kati ya jozi za sahani vinaelekezwa kinyume na kila mmoja, yaani, wanalipwa kwa pande zote.

Daraja hilo linaendeshwa na jenereta ya masafa ya juu (HFG). Mzunguko wa nguvu ni kilohertz kadhaa. Voltage katika diagonal ya kupima ya daraja
 inategemea nguvu iliyopimwa. Kubadilisha mwelekeo wa nguvu hubadilisha awamu ya voltage ya pato kwa 180 °.

Kuongeza usikivu wa sensorer za uhamishaji wa angular na eneo linalobadilika la mwingiliano wa sahani kulingana na tini. 8.2 tumia mfumo unaojumuisha sahani kadhaa zilizowekwa na zinazohamishika. Vile capacitors ya hewa ya kutofautiana hutumiwa, kwa mfano, kurekebisha wapokeaji wa redio.

Ikiwa sahani zina sura ya mduara wa nusu (kama kwenye Mchoro 8.2), na mhimili wa mzunguko wa sahani zinazohamishika hupitia vituo vya mzunguko wa sahani zote, basi uwezo wa sensor hubadilika kulingana na angle ya mzunguko:

ambapo n ni jumla ya idadi ya sahani fasta na zinazohamishika; s ni eneo la mwingiliano wa sahani kwa = 0 (sahani zinazohamishika zinasukuma kabisa kati ya zile zilizowekwa); d ni mara kwa mara: umbali kati ya sahani zinazohamishika na zisizohamishika.

Aina mbalimbali za mabadiliko ya angle ya zamu na kutoka 0 hadi 180 °. Sahani zote zinazohamishika zimeunganishwa kwa umeme kwa kila mmoja, na zote zilizowekwa zimeunganishwa kwa kila mmoja. Kwa hivyo, kuna uunganisho wa sambamba wa capacitors, ambayo jumla ya uwezo, kama unavyojua, ni sawa na jumla ya uwezo wa capacitors kushikamana sambamba.

Uelewa wa sensor vile hufafanuliwa kama mabadiliko ya uwezo wakati wa kuzungushwa na 1 °, i.e.

Sensorer za uhamishaji wa angular hutumiwa katika
mizunguko ya kupima daraja. Ili kuongeza unyeti, inawezekana
kutumia sensor tofauti iliyoonyeshwa kwenye tini. 8.6. Kugeuza
bati linalohamishika kuwa 1 kufuatana na saa huongeza uwezo kati ya sahani hii na bati isiyobadilika 2 na hupunguza uwezo kati ya bati/na bati isiyobadilika 5.

Mzunguko wa kutofautisha, kama ilivyoonyeshwa tayari, hutoa fidia kwa wakati wa kukabiliana, kwani uwezo wa jumla wa sensor bado haujabadilika.

Kwenye mtini. 8.7 inaonyesha kihisi cha uwezo chenye bati za silinda zinazotumika kupima kiwango cha zisizo conductive

kioevu au miili huru. Sahani moja inaweza kutumika kama tanki la chuma au tangi yenye kipenyo cha ndani r na bamba la pili linatengenezwa kwa namna ya fimbo ya chuma au silinda yenye radius ya nje r 2 . Ikiwa tanki imejaa viwango vya kioevu na dielectric mara kwa mara e na , basi uwezo wa sensor unaweza kuwakilishwa kama uwezo wa capacitors mbili zilizounganishwa kwa sambamba:

ambapo C x ni uwezo wa sehemu ya chini ya tank iliyojaa mfupa wa kioevu; C L - x - uwezo wa sehemu ya juu ya tank iliyojaa hewa. Uelewa wa sensor vile ni kubwa zaidi, zaidi ya mara kwa mara ya dielectric
na nyenzo, kiwango ambacho kinapimwa.

Fomu ya jumla ya uwezo wa capacitor na sahani za cylindrical

ambapo l ni urefu wa bitana.

Kwa uwezo wa chini ya sensor

Kwa uwezo wa juu wa kihisi

 

Kubadilisha (8.11) na (8.12) hadi (8.9), tunapata

 

ambapo L ni urefu wa sahani za sensorer, yaani, kiwango cha juu cha kujaza tank.

Usikivu wa sensor imedhamiriwa kwa kutofautisha (8.13) kwa heshima na kiwango,

Equation (8.14) inaonyesha kuwa unyeti wa kitambuzi ni thabiti juu ya safu nzima ya kipimo. Wakati wa kupima kiwango cha kioevu chenye ukali wa kemikali, bitana za nje na za ndani zimefunikwa na mipako ya kinga. Kutoka-

kipimo cha kiwango kwa kutumia vihisi uwezo hutumika katika teknolojia ya anga na anga, kemia, petrokemia, na tasnia nyinginezo.

Sensorer capacitive pia imepata maombi ya kipimo cha moja kwa moja cha unene wa vifaa mbalimbali na mipako wakati wa utengenezaji wao.

Fikiria sensor ya capacitive (Mchoro 8.8) kwa kupima unene wa nyenzo za dielectri (kama vile mkanda wa umeme). Kati ya sahani zilizowekwa za capacitor 1, nyenzo zilizodhibitiwa 3 zinavutwa kwa msaada wa rollers 2 .

Uwezo wa sensor, ambayo ni capacitor ya gorofa ya safu mbili na dielectri ya safu mbili,

ambapo s ni eneo la sahani;   d ni umbali kati ya sahani;  
ni unene wa nyenzo zilizodhibitiwa;  
na ni ruhusa ya nyenzo zinazodhibitiwa. Unyeti wa sensor

Tofauti ndogo kati ya d na
, ni kubwa zaidi ya mara kwa mara ya dielectri ya nyenzo e na . juu ya unyeti. Inawezekana kuongeza unyeti wa vipimo kwa kutumia sensorer capacitive kwa kuchagua mzunguko sahihi wa kupima.

Kuingizwa kwa sensor ya capacitive katika mzunguko wa daraja (tazama Mchoro 8.5), inayotumiwa na chanzo cha kuongezeka kwa mzunguko, inaruhusu mabadiliko ya capacitance ya 0.1% kurekodi. Unyeti wa juu hukuruhusu kupata kinachojulikana kama mzunguko wa resonant. Katika kesi hii, sensor ya capacitive imejumuishwa katika mzunguko wa oscillatory pamoja na upinzani wa inductive. Mzunguko wa resonant unaonyeshwa kwenye mtini. 8.9, a. Jenereta 1 ya masafa ya juu ina mzunguko wa voltage f r na hulisha mzunguko kwa kufata iliyounganishwa nayo,

inayojumuisha inductance L n , trimmer capacitor C 0 na sensor capacitive C d . Voltage U kuondolewa kutoka kwa mzunguko huimarishwa na amplifier 2 na kupimwa na kifaa 3, kiwango ambacho kinaweza kuhitimu katika vitengo vya thamani iliyopimwa. Kutumia capacitor ya trimmer C 0 , mzunguko umewekwa kwa mzunguko f 0 karibu (lakini si sawa) kwa mzunguko wa jenereta.

Marekebisho yanafanywa kwa uwezo wa wastani wa sensor katika anuwai ya mabadiliko yanayowezekana katika thamani iliyopimwa

Pamoja na mhadhara huu soma “28. Njia na njia za kupunguza kelele kwenye mashine na majengo.

Kama matokeo ya tuning, voltage U p inayoondolewa kwenye mzunguko inapaswa kuwa takriban nusu (kumweka B kwenye Mchoro 8.9, b) kuliko voltage kwenye resonance U p (kumweka O kwenye Mchoro 8.9, b). Kwa hivyo, hatua ya uendeshaji B itakuwa takriban katikati ya moja ya mteremko wa tabia ya resonant. Hii inahakikisha unyeti wa kipimo cha juu (hadi 0.001%) na kiwango cha takriban cha mstari wa kifaa cha kupimia 3. Harakati ndogo ya sahani ya sensor inayohamishika C d husababisha mabadiliko makali katika voltage ya mzunguko. Kupungua kwa uwezo (C yao -
C) husababisha kuongezeka kwa kasi kwa voltage, kuongezeka kwa uwezo (C).q0 +
C) - kwa kupungua kwa kasi kwa voltage. Wakati wa kuchagua hatua ya uendeshaji kwenye mteremko wa kushoto wa tabia ya resonant (kwa kutumia capacitor tuned), kupungua kwa uwezo husababisha kupungua kwa voltage, na kinyume chake.

Mzunguko wa resonant wa mzunguko umedhamiriwa kutoka kwa hali ya resonance (usawa wa upinzani wa capacitive na inductive)

Curve ya resonance inakwenda zaidi, ndogo sehemu ya kazi ya upinzani wa mzunguko.

Uso nyeti wa sensor ya capacitive huundwa na elektroni mbili za chuma zilizopangwa kwa umakini. Nyuso zao A na B ziko katika mzunguko wa maoni ya jenereta ya juu-frequency, ambayo imeundwa kwa namna ambayo haitoi kwa kutokuwepo kwa kitu cha kugundua. Ikiwa kitu kinakaribia uso nyeti wa sensor, basi huingia kwenye uwanja wa umeme mbele ya nyuso za electrode na huchangia kuongezeka kwa uwezo wa kuunganisha kati ya sahani A na B. Katika kesi hii, amplitude ya jenereta huanza kuongezeka. . Amplitude ya oscillation imesajiliwa na mzunguko wa tathmini na kubadilishwa kuwa amri.

Kuweka msingi, maelekezo ya marekebisho

Ikiwa kitu cha chuma kinaunganishwa na uwezo wa ardhi, kuna ongezeko kidogo la umbali wa kuhisi. (⩽0.25 no ) .

Katika hali ya shaka, inashauriwa kufanya kipimo cha udhibiti kwa kutumia kipengele cha msingi cha msingi. Mipangilio ya pengo hadi 1.55 nom sio muhimu kwa uendeshaji wa sensor.

Maji80Parafini2.2Rubber2.5Talc1.6

Kanuni ya uendeshaji wa sensorer capacitive

Nyenzo ε r Nyenzo ε r Nyenzo ε r Nyenzo ε r Vihisi uwezo hufanya kazi katika kiwango cha joto kutoka -250 hadi +750C.

Sensorer capacitive hugundua vitu vya metali na dielectri. Metali, kutokana na conductivity yao ya juu sana, ina athari kali zaidi kwenye sensorer capacitive. Sababu za kupunguzwa kwa metali mbalimbali zinaweza kupuuzwa.

picha

Ikiwa ni lazima, athari hii inaweza kulipwa kwa kutumia potentiometer.

Hewa, ombwe 1 Mchanga 3.7 Mpira wa silikoni 2.8 Teflon 2 Viunga vya dielectric vya baadhi ya vifaa vimetolewa kwenye jedwali.

Mchoro wa wiring kwa sensorer capacitive

Getinax 4.5 Mchanga wa Quartz 4.5 Mica 6 Porcelain 4.4 Ikiwa insulator imewekwa kati ya sahani za capacitor, uwezo wa capacitor huongezeka kulingana na dielectric constant yake. Vitu visivyo vya chuma hufanya juu ya uso wa kuhisi kwa njia sawa na vitu vya chuma, na uwezo wa kuunganisha huongezeka. Wakati wa kuchunguza nyenzo za kikaboni (mbao, nafaka, nk) ni muhimu kuzingatia ukweli kwamba maudhui yao ya maji huathiri sana umbali wa kuhisi ( ε maji =80).

Mbao2…7Polyamide5Resini3.6Karatasi ya Celluloid3Oil4Oil2.2Polyethilini2.3Kioo kidogo3.2Taa2.2Polyvinylchloride2.9Ethyl alcohol25.8Ebonite4
picha

Kumbuka: Wakati wa kuweka S r ⩾S nom , hysteresis ya sensor inaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa.

Kiwanja2.5Polypropen2.3Glass5Electric cardboard4Sensorer nyingi za capacitive zina potentiometer iliyojengewa ndani ili kurekebisha unyeti. Kwa uendeshaji, marekebisho kuu yanafanywa kwa pengo la 0.7 ... 0.85 nom . Marekebisho yanafanywa kwa kutumia sahani ya chuma ya mraba yenye pande za 35 nom.

picha

picha

Vikwazo katika uwekaji wa sensorer capacitive

Kuamua kibali cha kufanya kazi, mambo yafuatayo ya kurekebisha hutumiwa: chuma - 1.0; maji - 1.0; kioo - 0.5; mti - 0.2 ... 0.7; mafuta - 0.1.

picha

Karatasi2,3Marble8Polystyrene3Quartz glass3,7

Ubunifu na kanuni za uendeshaji wa kitambuzi cha capacitive
Polystyrene……………………………..3.0
Udhibiti wa uwekaji wa kitu kwa vihisi vipashio vya Polyamide…………………………………5.0

Talc……………………………………….1.6
Sehemu inayofanya kazi ya sensor isiyo na mawasiliano ya capacitive huundwa na elektroni mbili za chuma, ambazo zinaweza kuwakilishwa kama sahani za capacitor "isiyofunikwa" (tazama Mtini.). Electrodes zinajumuishwa katika mzunguko wa maoni ya oscillator ya juu-frequency iliyopangwa kwa namna ambayo ikiwa hakuna kitu karibu na uso wa kazi, haitoi. Wakati unakaribia uso wa kazi wa sensor ya ukaribu wa capacitive, kitu huingia kwenye uwanja wa umeme na kubadilisha uwezo wa maoni. Jenereta huanza kutoa oscillations, amplitude ambayo huongezeka kama kitu kinakaribia. Amplitude inakadiriwa na mzunguko wa usindikaji unaofuata ambao hutoa ishara ya pato. Sensorer za ukaribu wa capacitive huchochewa na vitu vinavyopitisha umeme na dielectri. Inapofunuliwa na vitu vilivyotengenezwa kwa vifaa vya kupitishia umeme, umbali halisi wa kuhisi Sr ni wa juu zaidi, na inapofunuliwa na vitu vilivyotengenezwa kwa vifaa vya dielectric, umbali wa Sr hupungua kulingana na mzunguko wa dielectric wa nyenzo (tazama njama ya Sr dhidi ya er na meza ya mara kwa mara ya dielectric ya vifaa). Wakati wa kufanya kazi na vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo tofauti, na ruhusa tofauti, ni muhimu kutumia njama ya Sr dhidi ya er. Umbali wa uendeshaji uliokadiriwa (Sn) na muda uliohakikishwa wa kukaribia aliyeambukizwa (Sa) uliobainishwa katika data ya kiufundi ya vikatiza saketi hurejelea shabaha ya metali iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. na inapofunuliwa na vitu vilivyotengenezwa kwa vifaa vya dielectric, umbali wa Sr hupungua kulingana na mara kwa mara ya dielectric ya nyenzo (tazama njama ya Sr dhidi ya er na meza ya mara kwa mara ya dielectric ya vifaa). Wakati wa kufanya kazi na vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo tofauti, na ruhusa tofauti, ni muhimu kutumia njama ya Sr dhidi ya er. Umbali wa uendeshaji uliokadiriwa (Sn) na muda uliohakikishwa wa kukaribia aliyeambukizwa (Sa) uliobainishwa katika data ya kiufundi ya vikatiza saketi hurejelea shabaha ya metali iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. na inapofunuliwa na vitu vilivyotengenezwa kwa vifaa vya dielectric, umbali wa Sr hupungua kulingana na mara kwa mara ya dielectric ya nyenzo (tazama njama ya Sr dhidi ya er na meza ya mara kwa mara ya dielectric ya vifaa). Wakati wa kufanya kazi na vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo tofauti, na ruhusa tofauti, ni muhimu kutumia njama ya Sr dhidi ya er. Umbali wa uendeshaji uliokadiriwa (Sn) na muda uliohakikishwa wa kukaribia aliyeambukizwa (Sa) uliobainishwa katika data ya kiufundi ya vikatiza saketi hurejelea shabaha ya metali iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. njama ya Sr dhidi ya er na jedwali la ruhusa ya vifaa). Wakati wa kufanya kazi na vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo tofauti, na ruhusa tofauti, ni muhimu kutumia njama ya Sr dhidi ya er. Umbali wa uendeshaji uliokadiriwa (Sn) na muda uliohakikishwa wa kukaribia aliyeambukizwa (Sa) uliobainishwa katika data ya kiufundi ya vikatiza saketi hurejelea shabaha ya metali iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. njama ya Sr dhidi ya er na jedwali la ruhusa ya vifaa). Wakati wa kufanya kazi na vitu vilivyotengenezwa kwa nyenzo tofauti, na ruhusa tofauti, ni muhimu kutumia njama ya Sr dhidi ya er. Umbali wa uendeshaji uliokadiriwa (Sn) na muda uliohakikishwa wa kukaribia aliyeambukizwa (Sa) uliobainishwa katika data ya kiufundi ya vikatiza saketi hurejelea shabaha ya metali iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. rejelea shabaha ya chuma iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn. rejelea shabaha ya chuma iliyoimarishwa (Sr=100%). Uwiano wa kubainisha umbali halisi wa kuhisi (Sr): 0.9 Sn < Sr <1.1 Sn.


Nyenzo - er

Mafuta…………………………………….2.2

Vipengele vya uendeshaji

Polyvinyl chloride…………………2.9
Karatasi………………………………………..2.3
Textolite…………………………………… .7.5

Fiberglass…………………..5.5
Hewa…………………………………………………1.0
Kifaa cha kihisi cha uwezo


Glasi ya quartz…………………….3.7
Athari kubwa zaidi hupatikana inapotumiwa katika mifumo:
Udhibiti wa yaliyomo kwenye kifurushi na vyombo vya kuhesabia kwa kutumia vihisi vya uwezo.

Polypropen……………………………2.3
5. Kiashiria cha LED kinaonyesha hali ya kubadili, inahakikisha utendakazi, mipangilio ya haraka.
Sensor capacitive, kigeuzi cha kupimia cha kiasi kisicho na umeme (kiwango cha kioevu, nguvu za mitambo, shinikizo, unyevu, nk) katika maadili ya uwezo wa umeme. Kwa kimuundo, sensor ya capacitive ni ndege ya umeme-sambamba au capacitor ya cylindrical. Kuna sensorer capacitive, hatua ambayo ni msingi wa kubadilisha pengo kati ya sahani au eneo la mwingiliano wao wa pande zote, deformation ya dielectric, kubadilisha msimamo wake, muundo au dielectric mara kwa mara. Mara nyingi, sensorer capacitive hutumiwa kupima mabadiliko ya shinikizo au ngazi, vipimo sahihi vya harakati za mitambo, nk.

Fluoroplast (Teflon)…………..2.0
- kuhesabu na kuweka vitu vya aina yoyote.

Kioo…………………………………..5.0
1. Jenereta hutoa uwanja wa umeme kwa mwingiliano na kitu.
Toluene…………………………………..2.4
Viniplast………………………………..4.0


Amonia……………………………………….16
Utegemezi wa umbali halisi wa hisi Sr kwenye salio la dielectric la nyenzo ya kitu.

Benzene………………………………………..2.3
Bakelite…………………………………………3.6
Polyethilini…………………………..2 ,3
Capacitive Sensor ya ukaribu hufanya kazi kama ifuatavyo:

Turpentine……………………………………2,2
Mchanga wa Quartz……………………..4,5
- kengele za kuvunja mikanda;
Mafuta ya taa………………………………..2,2
Araldite
……………………………………… … 6.0

Inawezekana kutumia sensorer capacitive katika tasnia ya chakula na kemikali. Wakati huo huo, ili kuwatenga mawasiliano ya moja kwa moja ya uso wa kazi wa kubadili na bidhaa za chakula au kwa vyombo vya habari vya ukatili wa kemikali, inaweza kupendekezwa kutumia kizigeu cha dielectric cha kinga kilichofanywa kwa nyenzo zinazofaa. Ikiwa ni muhimu kuchunguza vitu na vifaa vilivyo nyuma ya ukuta wa chuma, dirisha inapaswa kufanywa ndani yake, imefungwa na ugawaji wa dielectric, mbele ambayo kubadili capacitive imewekwa. Unene wa kizigeu lazima iwe chini sana kuliko umbali wa swichi, na dielectric lazima iwe na er ya chini ya dielectric.
- udhibiti wa kiwango cha kujaza mizinga, vyombo, vyombo vyenye wingi na vifaa vya kioevu;
4. Amplifier huongeza ishara ya pato kwa thamani inayotakiwa.
Saruji………………………………….2,0
Karatasi iliyotiwa mafuta…………4,0
Maji
………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………..4.5
Plywood…………………………………….4.0

Pombe ya ethyl……………………25.8
Plexiglas…………………………………3.2
3. Kichochezi hutoa mwinuko muhimu wa mbele ya ishara na thamani ya hysteresis.
6. Kiwanja hutoa shahada muhimu ya ulinzi dhidi ya kupenya kwa chembe imara na maji.
Kaure………………………………….4.4
Mafuta ya transfoma……2.2
Kadibodi ya umeme……………………..4.0
Mafuta ya taa…………………………………2.2
Kiwango udhibiti wa vitu vikali kwa wingi kwa vitambuzi vya uwezo

Ufuatiliaji wa kuvunja mkanda kwa sensorer capacitive

Wakati wa kutumia swichi za capacitive, ni muhimu kulinda dhidi ya safari za uwongo, ambazo zinaweza kusababishwa, kwa mfano, na hali ya hewa ya anga (kushikamana na theluji), mchakato wa kioevu, nk (kugusa kwa bahati mbaya kwa swichi na opereta pia itasababisha safari. ) Ili kulipa fidia kwa ushawishi wa mvua, vumbi (wakati wa uzalishaji wa vifaa vya ujenzi), partitions za kinga, nk, unyeti wa kubadili umebadilishwa na kubadili kujengwa. 
Kiunganishi cha kebo…………..2.5 Usanifu wa umeme
wa baadhi ya vifaa:
Mbao…………………………….2-7
Marumaru…………………………………….8.0
Ebonite…… ……………………………..4.0

Celluloid……………………………….3.0
7. Kesi hutoa uwekaji wa kivunja mzunguko, hulinda kutokana na ushawishi wa mitambo. Inafanywa kwa shaba au polyamide, imekamilika na bidhaa za vifaa.

Mpira laini…………………………2.5
2. Demodulator inabadilisha mabadiliko katika amplitude ya oscillations ya juu-frequency ya jenereta katika mabadiliko katika voltage DC.
Mpira wa silicone……………….2.8
- udhibiti wa kiwango cha yaliyomo kwenye kifurushi, kwenye chombo;


0 replies on “Sensor capacitive - kifaa na kanuni ya uendeshaji”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *