Як працюють ємнісні датчики
Ємнісні датчики використовують різні типи конденсаторів як чутливі елементи. Через зміну вимірюваної величини зміниться ємність конденсатора. Через ланцюг вимірювання зміна ємності може бути перетворена в вихідний електричний сигнал. Вимірюючи величину електричного сигналу, можна судити про виміряну величину. Це основний принцип роботи ємнісних датчиків.
Переваги ємнісних датчиків
1. Хороша температурна стабільність
Значення ємності ємнісного датчика, як правило, не залежить від матеріалу електрода, що сприяє вибору матеріалів з низькими температурними коефіцієнтами, а через його дуже мале виділення тепла на стабільність це мало впливає. Датчик опору має втрати міді, які легко створити нульовий дрейф за рахунок виділення тепла.
2. Проста структура
Ємнісний датчик має просту конструкцію, простий у виготовленні та забезпечує високу точність, його можна зробити дуже малим для досягнення деяких спеціальних вимірювань; він може працювати в суворих середовищах, таких як висока температура, сильне випромінювання та сильні магнітні поля, і може витримувати великі зміни температури, витримувати високий тиск, сильний удар, перевантаження тощо; може вимірювати над-високу температуру та низьку різницю тиску, а також вимірювати магнітну роботу.
3. Хороша динамічна реакція
Через невелике електростатичне тяжіння між пластинами електродів (близько кількох 10(-5)Н) ємнісний датчик потребує дуже мало енергії, а оскільки його рухому частину можна зробити дуже маленькою та тонкою, тобто масу Це дуже легкий, тому його власна частота висока, динамічний час відгуку короткий, і він може працювати на частотах в кілька мегагерц, що особливо підходить для динамічних вимірювань. А через невелику діелектричну втрату її можна живити на вищій частоті, тому система працює на високій частоті. Його можна використовувати для вимірювання параметрів, що швидко змінюються.
4. Безконтактне-вимірювання та висока чутливість
Без-безконтактне вимірювання вібрації або ексцентриситету обертових валів, радіального зазору малих кулькових підшипників тощо. Коли використовується без-безконтактне вимірювання, ємнісний датчик має ефект усереднення, що може зменшити вплив шорсткості поверхні заготовки при вимірюванні.
In addition to the above advantages, capacitive sensors can measure extremely low pressure, force, and small acceleration, displacement, etc. It can be made very sensitive, with high resolution, and can sense displacements of 0.01μm or even smaller. Due to its small loss of medium such as air, the zero residual generated when the differential structure is connected in a bridge type is very small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
Недоліки ємнісних датчиків
1. Високий вихідний опір і погана навантажувальна здатність.
No matter what type of capacitive sensor, limited by the geometric size of the electrode plate, its capacitance is very small, generally tens to hundreds of picofarads (pF), so the output impedance of the capacitive sensor is very high, up to Ω. Due to the high output impedance, the output power is small, the load capacity is poor, and it is easily affected by external interference and causes instability, and even cannot work in severe cases.
2. Великий вплив має паразитна ємність.
Початкова ємність ємнісного датчика дуже мала, тоді як ємність провідного кабелю, що з'єднує датчик з електронною схемою, паразитна ємність електронної схеми та ємність, утворена ємнісною пластиною та навколишніми провідниками, відносно великі. Існування паразитної ємності не тільки знижує чутливість вимірювання, але й викликає нелінійний вихід. Оскільки паразитна ємність змінюється випадковим чином, датчик знаходиться в нестабільному робочому стані, що впливає на точність вимірювання.