Sådan fungerer kapacitive sensorer
Kapacitive sensorer bruger forskellige typer kondensatorer som føleelementer. På grund af ændringen i den målte værdi vil kondensatorens kapacitans ændre sig. Gennem målekredsløbet kan ændringen i kapacitans konverteres til en elektrisk signaludgang. Ved at måle størrelsen af det elektriske signal kan den målte størrelse bedømmes. Dette er det grundlæggende arbejdsprincip for kapacitive sensorer.
Fordele ved kapacitive sensorer
1. God temperaturstabilitet
Kapacitansværdien af den kapacitive sensor er generelt uafhængig af elektrodematerialet, hvilket er befordrende for valget af materialer med lave temperaturkoefficienter, og har ringe indflydelse på stabiliteten på grund af dens meget lille varmeudvikling. Modstandssensoren har kobbertab, hvilket er let at generere nuldrift på grund af varmeudvikling.
2. Enkel struktur
Den kapacitive sensor har en enkel struktur, er nem at fremstille og sikrer høj nøjagtighed og kan laves meget lille for at opnå nogle specielle målinger; det kan arbejde i barske miljøer såsom høj temperatur, stærk stråling og stærke magnetiske felter, og kan modstå store temperaturer Forandring, modstå højt tryk, høj påvirkning, overbelastning osv.; kan måle ultra-høj temperatur og lav trykforskel og kan også måle magnetisk arbejde.
3. God dynamisk respons
På grund af den lille elektrostatiske tiltrækning mellem elektrodepladerne (ca. et par 10(-5)N), kræver den kapacitive sensor meget lidt energi, og dens bevægelige del kan gøres meget lille og tynd, det vil sige massen Den er meget lys, så dens naturlige frekvens er høj, den dynamiske responstid er kort, og den kan arbejde ved frekvenser på flere megahertz, hvilket er særligt velegnet til dynamiske målinger. Og på grund af dets lille dielektriske tab, kan det forsynes med en højere frekvens, så systemet fungerer ved en høj frekvens. Det kan bruges til at måle hurtigt skiftende parametre.
4. Ikke-kontaktmåling og høj følsomhed
Berøringsfri måling af vibrationer eller excentricitet af roterende aksler, radial frigang af små kuglelejer osv. Ved brug af berøringsfri måling har den kapacitive sensor en gennemsnitseffekt, som kan reducere påvirkningen af arbejdsemnets overfladeruhed på målingen.
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 small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
Ulemper ved kapacitive sensorer
1. Høj udgangsimpedans og dårlig belastningskapacitet.
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. Den parasitære kapacitans har stor indflydelse.
Den indledende kapacitans af den kapacitive sensor er meget lille, mens kapacitansen af ledningskablet, der forbinder sensoren og det elektroniske kredsløb, det elektroniske kredsløbs vildledningskapacitans og kapacitansen dannet af den kapacitive plade og de omgivende ledere er relativt store. Eksistensen af parasitisk kapacitans reducerer ikke kun målefølsomheden, men forårsager også ikke-lineær output. Da den parasitære kapacitans ændres tilfældigt, er sensoren i en ustabil arbejdstilstand, hvilket påvirker målenøjagtigheden.