Τι είναι ένας χωρητικός αισθητήρας;

Όπως μερικοί άλλοι τύποι αισθητήρων (για παράδειγμα, επαγωγικοί αισθητήρες), οι χωρητικοί αισθητήρες λειτουργούν χωρίς φυσική επαφή με το αντικείμενο που διερευνάται. Με άλλα λόγια, αυτοί οι τύποι αισθητήρων είναι συσκευές χωρίς επαφή. Με τη βοήθειά τους, μπορούν να ανιχνευθούν τόσο ηλεκτρικά αγώγιμα όσο και μη αγώγιμα υλικά. Λόγω αυτής της ιδιότητας, οι χωρητικοί αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μέρη όπου, για παράδειγμα, οι επαγωγικοί αισθητήρες δεν ισχύουν.

Τι είναι ένας χωρητικός αισθητήρας, η δομή και ο τρόπος λειτουργίας του

Αυτός ο τύπος αισθητήρα δεν είναι πολύ περίπλοκος ως συσκευή και συνήθως αποτελείται από:

Περιφράξεις

Το σώμα καθιστά δυνατή τη συλλογή όλων των στοιχείων σε ένα σύνολο. Επιπλέον, παρέχει αξιόπιστη προστασία των στοιχείων από εξωτερικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητά του. Το σώμα ενός χωρητικού αισθητήρα είναι συνήθως κατασκευασμένο από ορείχαλκο ή πολυαμίδιο.

Συνδετήρας

Είναι μια ειδική ρητίνη που προστατεύει τα στοιχεία του αισθητήρα από την υγρασία ή άλλες επιβλαβείς ουσίες.

Ενεργοποίηση

Η σκανδάλη δημιουργεί την απαιτούμενη ισχύ σήματος μεταγωγής και την ποσότητα υστέρησης (αυτή είναι η διαφορά στην απόσταση πριν την ενεργοποίηση).

LED

Τα LED παρέχουν γρήγορη ρύθμιση και υποδεικνύουν τη θέση του διακόπτη.

Ενισχυτής

Ενισχύει το σήμα εξόδου στην επιθυμητή τιμή.

Αποδιαμορφωτής

Ο αποδιαμορφωτής αλλάζει τις ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας έως ότου αλλάξει η τάση.

Генератор

Δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που δρα στο αντικείμενο.

Ηλεκτρόδια

Η επιφάνεια εργασίας ενός χωρητικού αισθητήρα είναι συνήθως δύο ηλεκτρόδια που δρουν ως πλάκες πυκνωτών που συνδέονται με τον βρόχο ανατροφοδότησης της γεννήτριας. Αυτός, με τη σειρά του, έχει ρυθμιστεί να αλλάζει τη δύναμή του καθώς πλησιάζει το ελεγχόμενο αντικείμενο.

Ως αποτέλεσμα αυτών των δονήσεων, καθώς ο αισθητήρας πλησιάζει ένα αντικείμενο, η γεννήτρια παράγει ένα αυξανόμενο πλάτος, το οποίο επεξεργάζεται και παράγει ένα σήμα εξόδου.

Οι χωρητικοί αισθητήρες κινούνται από ηλεκτρικά αγώγιμα αντικείμενα και διηλεκτρικά. Καθώς πλησιάζει ένα αγώγιμο αντικείμενο, η απόσταση ανίχνευσης γίνεται πολύ μεγαλύτερη από ό, τι όταν τα αντικείμενα δοκιμής είναι διηλεκτρικά (η απόσταση αντίδρασης εξαρτάται από τη διηλεκτρική σταθερά).

Χρήση
Η χρήση αισθητήρων αυτού του τύπου είναι εξαιρετικά μεγάλη και ποικίλη. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα ελέγχου βιομηχανικών διεργασιών σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες.

Χρησιμοποιούνται σε αισθητήρες στάθμευσης αυτοκινήτων και για τον έλεγχο της πλήρωσης δεξαμενών με υγρά, χύδην και αέρια υλικά, για διακόπτες σε αυτόματες γραμμές, για κέντρα μηχανών, μηχανήματα, μεταφορείς, συστήματα συναγερμού και άλλα.

Τύποι χωρητικών αισθητήρων και οι εφαρμογές τους

Αισθητήρες εγγύτητας

Επί του παρόντος, ένας από τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους χωρητικούς αισθητήρες είναι οι αισθητήρες εγγύτητας, οι οποίοι, εκτός από εξαιρετικά αξιόπιστοι, έχουν ένα πολύ ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων.

Οι αισθητήρες αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται σε όλες σχεδόν τις περιοχές, καθώς έχουν πολύ λογικές τιμές. Χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση του επιπέδου πλήρωσης διαφόρων δοχείων, την τάση ελέγχου, για την επισήμανση σε περίπτωση προβλημάτων στις γραμμές παραγωγής και άλλων.

Χωρητικοί κωδικοποιητές για γωνιακές και γραμμικές κινήσεις

Αισθητήρες αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται σε βιομηχανίες όπως η μηχανολογία, η ενέργεια, οι μεταφορές, οι κατασκευές και άλλα.

Κλίσημετρα

Τα χωρητικά inclinometer χρησιμοποιούνται σε πλατφόρμες λαδιού σε συστήματα ισοπέδωσης, για τον προσδιορισμό της παραμόρφωσης των στηριγμάτων, για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κλίσης των δρόμων και των σιδηροδρόμων κατά την κατασκευή τους, για τον προσδιορισμό της ποιότητας των αυτοκινήτων, πλοίων, ανελκυστήρων, ανυψωτικών συσκευών, γεωργικών μηχανημάτων για τον προσδιορισμό της γωνιακής μετατόπισης περιστρεφόμενων αντικειμένων, όπως ως άξονες, γρανάζια και μηχανισμούς, τόσο στατικοί όσο και κινητοί.

Αισθητήρες στάθμης χωρητικότητας

Αισθητήρες αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται σε συστήματα παρακολούθησης, ρύθμισης και ελέγχου διαδικασιών στη βιομηχανία τροφίμων, φαρμακευτικών, χημικών και πετρελαίου.

Είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί στο χειρισμό υγρών, χύδην στερεών, αγώγιμων και μη αγώγιμων παχύρρευστων ουσιών, και σε σκληρά περιβάλλοντα εργασίας σε χώρους ή χώρους όπου συσσωρεύεται σκόνη ή συμπύκνωση.

Οι χωρητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπου απαιτείται ακριβής μέτρηση της ολικής πίεσης, του πάχους των διηλεκτρικών υλικών, της υγρασίας, των γραμμικών και γωνιακών παραμορφώσεων και άλλων.

Ταξινόμηση των χωρητικών αισθητήρων σύμφωνα με τη μέθοδο εφαρμογής τους

Όλοι οι τύποι χωρητικών αισθητήρων μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: αισθητήρες με ένα και δύο δοχεία. Τα τελευταία χωρίζονται περαιτέρω σε διαφορικά και ημι-διαφορικά.

Οι αισθητήρες μονής χωρητικότητας έχουν απλό σχεδιασμό και είναι μεταβλητοί πυκνωτές. Αυτός ο τύπος αισθητήρα έχει πολλά μειονεκτήματα, τα οποία περιλαμβάνουν σημαντικές περιβαλλοντικές επιδράσεις όπως υγρασία και θερμοκρασία.

Το μειονέκτημα των αισθητήρων με διαφορικό σχεδιασμό είναι ότι διαφέρουν από αισθητήρες με μία μόνο χωρητικότητα και τα διαφορικά έχουν τουλάχιστον τρία καλώδια σύνδεσης μεταξύ του αισθητήρα και της συσκευής μέτρησης για να εξουδετερώσουν τις αρνητικές επιπτώσεις της υγρασίας και της θερμοκρασίας.

Ωστόσο, λόγω αυτού του μικρού μειονεκτήματος, οι διαφορικοί αισθητήρες αυξάνουν σημαντικά την ακρίβεια και τη σταθερότητά τους και έτσι επεκτείνουν το πεδίο εφαρμογής τους.

Πλεονεκτήματα των χωρητικών αισθητήρων
Σε σύγκριση με τους ανταγωνιστικούς οπτικούς, επαγωγικούς και πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες, οι χωρητικοί αισθητήρες έχουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως:

• ευκολία παραγωγής - χρησιμοποιούνται φθηνά υλικά για την κατασκευή χωρητικών αισθητήρων, γεγονός που επηρεάζει την τελική τιμή του προϊόντος.
• μικρό μέγεθος και βάρος.
• χαμηλή κατανάλωση ενέργειας;
• υψηλός βαθμός ευαισθησίας
• ανέπαφο (δεν χρειάζεται να είναι κοντά στο αντικείμενο μελέτης.
• μεγάλη διάρκεια ζωής?

Εύκολη προσαρμογή του σχεδιασμού του αισθητήρα για διαφορετικές εργασίες και μετρήσεις.

Περιορισμοί
Μερικά από τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα των χωρητικών αισθητήρων είναι:

• σχετικά μικρό ποσοστό μετατροπών (μεταφορά) ·
• την ανάγκη εργασίας σε συχνότητα άνω των 50 Hz,
• Η απόδοση ενδέχεται να επηρεάζεται από τη σκόνη και την υγρασία και ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει εσφαλμένη μέτρηση.
• ευαισθησία θερμοκρασίας.

Οι χωρητικοί αισθητήρες είναι απλοί στο σχεδιασμό, με αποτέλεσμα μια ανθεκτική και αξιόπιστη σχεδίαση. Οι παράμετροι του πυκνωτή εξαρτώνται μόνο από τα χαρακτηριστικά του και δεν εξαρτώνται από τις ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούνται, εάν έχουν επιλεγεί σωστά.

Το πρόβλημα της ευαισθησίας τους στη θερμοκρασία μπορεί να λυθεί επιλέγοντας το κατάλληλο υλικό για τις πλάκες και την κατάλληλη μόνωση για τη στερέωση τους. Το μόνο που μένει είναι να βελτιώσουμε την προστασία τους από τις επιβλαβείς επιδράσεις της σκόνης, της υγρασίας και της ακτινοβολίας ιόντων, και αυτός ο τύπος αισθητήρων θα έχει ακόμη μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών.

Και τέλος, μπορούμε να συνοψίσουμε ...

Οι χωρητικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν πολύ λίγη μηχανική δύναμη που χρειάζονται για να μετακινήσουν το κινούμενο μέρος, να ρυθμίσουν την έξοδο του συστήματος και να λειτουργήσουν με υψηλή ακρίβεια. Όλα αυτά καθιστούν αυτούς τους αισθητήρες απαραίτητους για την ακριβή μέτρηση αγώγιμων και μη αγώγιμων στοιχείων.

Ερωτήσεις και απαντήσεις:

Τι είναι οι χωρητικοί αισθητήρες; Μονόχωρη, διπλή χωρητική. Με τη σειρά τους χωρίζονται σε: γραμμικούς, γωνιακούς, κλισόμετρους, αισθητήρες στάθμης, μορφοτροπείς πίεσης.

Σε τι προορίζονται οι χωρητικοί αισθητήρες και πώς λειτουργούν; Σε τέτοιους αισθητήρες, η μετρούμενη παράμετρος αλλάζει, λόγω των οποίων αλλάζει η αντίσταση. Τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή τιμών υγρασίας, πίεσης, μηχανικής δύναμης κ.λπ.

Πώς λειτουργεί ένας χωρητικός αισθητήρας στάθμης; Σε έναν τέτοιο αισθητήρα, λόγω μιας αλλαγής στο μετρούμενο επίπεδο, αλλάζει και η χωρητικότητα του πυκνωτή (σχηματίζεται από τον αισθητήρα και τα τοιχώματα της δεξαμενής - όσο περισσότερο υγρό στη δεξαμενή, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα).