Synhwyrydd capacitive: cyfarpar ac egwyddor o weithredu. synwyryddion capacitive: cais

diwydiant modern, a gweithgareddau dynol dynol bob dydd, hefyd, ei bod yn amhosibl dychmygu heb bob math o ddyfeisiau electronig. Maent yn ein helpu ym mhob ffordd, ac nid yw rhai gweithrediadau gweithgynhyrchu i berfformio yn llwyddo hebddynt. I'r rhai "cynorthwywyr" Dylai hefyd gynnwys synhwyrydd capacitive.

Felly gelwir converters a wnaed yn ôl y math paramedrig. Mesur o gyfrol dyfeisiadau o'r fath yn cael ei berfformio drwy amrywiadau o gynhwysiant wrth newid rhai paramedrau pwysig. Yn syml, y newid amcangyfrifwyd yn cynhwysiant dan ddylanwad rhai ffactorau allanol.

Yr egwyddor sy'n gweithredu y synhwyrydd capacitive

Dyna beth mae'r synwyryddion capacitive. Mae'r egwyddor o weithredu nid ydynt mor anodd, ond er mwyn deall angen i chi wybod rhywbeth. I ddechrau rydym yn galw i gof yr egwyddor o bennu cynhwysiant y cynhwysydd. Mae'r camau hyn yn cael ei fynegi gan y fformiwla ganlynol:

C = εεₒS / δ.

Mae'r ymadrodd hwn yn hysbys i lawer o'r cwrs ffiseg ysgol, ond ni fyddai'n brifo i adnewyddu eich cof a galw i gof, sy'n golygu pob un o'r newidynnau:

• S - arwynebedd y platiau cynhwysydd.
• E - permittivity cymharol y deunydd deuelectrig a ddefnyddir mewn dylunio cynhwysydd.
• εₒ - fel mewn ffiseg i ddynodi permittivity o le am ddim.
• δ - fel y gellir ei ddynodi neu drwch y plât deuelectrig, neu'r pellter rhwng y sawl haen o ddeunydd.

Felly, o fformiwla uchod fod y cynhwysiant yn newid yn hawdd. Digon yw rywsut weithredu ar y rhan o'r plât deunydd dielectric, pellter rhwng y platiau neu'n uniongyrchol gyda athreiddedd a ddefnyddir wrth weithgynhyrchu y deunydd. Yn unol â hynny, y dewis o werth arbennig yn dibynnu ar y rhestr o dasgau y mae'r dylunwyr dyfais wedi gosod yn unig.

Felly, gallwn hyd yn oed wneud synhwyrydd capacitive gyda'ch dwylo, fel pwynt adeiladol o farn ydyw - y cynhwysydd fflat neu silindrog arferol, un plât ohonynt yn gyson yn profi symudiad a reolir yn y gofod, sy'n arwain at newid yn cynhwysiant. Dylid cofio bod y fformiwla uchod yn ddilys dim ond os ydych yn esgeuluso yn llwyr effeithiau ymyl. Byddwn yn siarad mwy am hyn yn yr adran olaf yr erthygl hon.

Dylid hysbys bod offer electronig o'r fath yn cael eu defnyddio'n helaeth ar gyfer mesur displacements onglog ac yn llinol o wrthrychau, cyfrifo maint, y gwaith a gwneud cais, lleithder, crynodiad o sylwedd gweithredol a nodweddion eraill. O ran yr agweddau strwythurol y cwestiwn, yna dywedodd byrnau yn cael eu gwneud awyren-gyfochrog, mewn cwt silindrog gyda electrodau pin, gyda leinin deunydd deuelectrig, a hyd yn oed hebddo.

Dyma sut i weithredu synwyryddion capacitive. angen i'r egwyddor o weithredu o rai ohonynt i wybod yn fanwl iawn. Yn yr erthygl hon rydym yn rhoi rhai fformiwlâu a all fod yn ddefnyddiol i chi.

Fformiwla i ddisgrifio yr egwyddor o weithrediad rhai mathau o synwyryddion

Lefel synhwyrydd gydag amrywiad posibl y sgwâr gall platiau dielectric fod yn weddol hawdd Disgrifiodd ddefnyddio'r hafaliad canlynol:

C = εεₒaH / δ.

Drwy "X" yn yr achos hwn yn cyfeirio at hyd y gorgyffwrdd o electrodau a ddefnyddiwyd. Yn unol â hynny, "yn" yn dynodi lled y platiau y cynhwysydd. Dylid nodi bod dyfeisiau o'r fath wedi cael eu cymhwyso mewn gwahanol feysydd o ddiwydiant, lle maent yn cael eu defnyddio ar gyfer mesur cywir o werthoedd onglog. cynhwysedd y transducer mewn achos o'r fath yn dod o hyd ymadrodd canlynol:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Er mwyn mesur sensitifrwydd yn gywir, dylech ddefnyddio fformiwla ychydig yn wahanol:

K = εεₒ (r₁ r₂-) / 2δ.

Gadewch inni weld beth a olygir wrth newidynnau hynny sy'n rhan o hafaliadau hyn:

• r₁ - radiws mewnol y platiau cyddwysydd;
• r₂ - radiws allanol o'r un plât;
• φ - mesur ar hyn o bryd y gwerth (gwirioneddol) o'r ongl gorgyffwrdd;
• φₒ - gwerth cychwynnol y ongl gorgyffwrdd.

Yn olaf, rydym yn egluro mynegiant mathemategol sy'n disgrifio'r egwyddor gweithredol y medrydd capacitive gyda bwlch aer addasadwy:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Yn ôl y disgwyl, mae cliriad cynradd δₒ deall, y llythyr X yn yr un faint o dadleoli o'r plât. Talu sylw! Gan nad yw nodweddion statig yn gwbl llinol, fel arfer y synhwyrydd lefel o'r math a ddefnyddir i fesur displacements bach iawn, na fydd yn fwy na'r 0,1δₒ maint. Yn naturiol, dyfeisiau hyn yn cael eu galw uchel yn peirianneg fanwl, lle y gall hyd yn oed mân wallau achosi problemau eithaf difrifol.

Ble gellir eu defnyddio?

Meysydd cais posibl yn amrywiol dros ben. Felly, ym mron pob diwydiant gwrdd y llawdriniaeth, sy'n cael eu rheoli gan y dyfeisiau hyn. Maent yn cael eu defnyddio i reoli y llenwad y gwahanol tanciau, a gall eu cynnwys fod yn hylif, nwy neu gronynnol (synhwyrydd nwy).

Mae nifer yr achosion o weithgarwch diwydiannol dynol diwydiannol a normal yn uwch, yn fwy dibynadwy ac yn haws i ddylunio dyfeisiau o'r fath. O cyfuniad o'r symptomau hyn, eu bod mor dda y gallant gael eu defnyddio hyd yn oed mewn amodau ymosodol dros ben yn dal tanceri olew.

Ar ben hynny, efallai y bydd y synhwyrydd capacitive yn cael ei ddefnyddio fel switsh terfyn ar y llinell cludydd neu beiriant siop weithgynhyrchu. Mae'n angenrheidiol ac ar gyfer y lleoliad mwyaf cywir o wahanol ddulliau.

synwyryddion agosrwydd

Ond yn awr yn galw mawr synwyryddion agosrwydd, sy'n cael eu gwneud o'r un egwyddor yn union. Mae'r ystod o eu defnydd hyd yn oed yn ehangach. Mae hyn oherwydd y dyfeisiau cost ceiniog a all weithio ym mron pob math o ddiwydiant. Fodd bynnag, mae diwydiant nodweddiadol lle mae'r math hwn o offer yw'r mwyaf poblogaidd:

• Rheolaeth ar y cynwysyddion tryloyw llawn hylif gwneud o blastig neu wydr.
• Mae swyddogaeth debyg yn cael ei pherfformio gan iddynt wrth weithgynhyrchu cynhyrchion bwyd (gan gynnwys plant), lle mae'r cynnyrch gorffenedig yn cael ei becynnu mewn cynwysyddion a wneir o ddeunyddiau tryloyw. Ar yr un egwyddor yn seiliedig ar a gwaith y bwrn fel synhwyrydd tanwydd capacitive.
• Ar gyfer monitro meysydd peryglus, lle bo modd torri gwifren troellog.
• Rheoli mannau tebyg lle gallai'r cludfelt cludwr yn cael ei niweidio.
• Yn unigol rheoli'r math o gynnyrch a gynhyrchir (trosi caniau, poteli, pecynnu).

Nid yw'n syndod, dyfeisiau electronig hyn yw'r rhai mwyaf cyffredin yn y peirianneg fanwl, cynhyrchu ynni a llawer o ddiwydiannau eraill amrywiaeth o synwyryddion.

inclinometers

Dyfeisiau sydd wedi dod yn amlwg yn unig yn ystod y blynyddoedd cymharol ddiweddar yn inclinometer capacitive bach eu maint sy'n darparu trosglwyddo signal allbwn trydan y mae eu maint mewn cyfrannedd union y synhwyrydd ongl a ddefnyddir.

Mae'r cae mawr mwyaf cyffredin o ddefnyddio'r dyfeisiau hyn: system llwyfan aliniad, penderfynu ar y gwyriad a anffurfiad o wahanol fathau o trawstiau cymorth technegol, yn ogystal â rheolaeth union ffordd, rheilffordd gwyriad trac yn ystod y cam eu hadeiladu.

Ar ben hynny, gan ddefnyddio dyfeisiau o'r fath pennu rôl o wagenni trwm a cherbydau eraill, elevators a cloddwyr diwydiannol a chanfod faint o dadleoli onglog ar gyfer peiriannau amaethyddol a diwydiannol arbennig o fawr.

capacitive Pwysig iawn ar lefel tanwydd synwyryddion yn y diwydiant olew. Maent yn cael eu defnyddio hyd yn oed yn y supertankers sy'n cludo mewn un degau taith a channoedd o filoedd o dunelli o gynnyrch olew mireinio. Dyfeisiau hyn yn hynod effeithiol hyd yn oed mewn ffurfio doreithiog iawn o cyddwysiad a lefel uchel o ardal cynhyrchu llwch (yr un synhwyrydd nwy).

Maent yn ei chael eu defnyddio yn y gwerthoedd mesur y lefelau pwysedd absoliwt a chymharol yn ogystal â'r trwch y deunydd deuelectrig, sy'n hynod bwysig yn bron pob diwydiant lle cynwysorau wirioneddol pwerus yn cael eu defnyddio.

Y prif fanteision o synwyryddion capacitive

Dylid nodi bod y synhwyrydd capacitive Mae llawer o fanteision o gymharu â dyfeisiau tebyg sy'n cael eu ffurfio ar egwyddorion ychydig yn wahanol. Gadewch i ni rhestru'r prif fanteision rhain Kip:

• Mewn gweithgynhyrchu, maent yn hynod o syml. Yn ogystal, gall y deunyddiau mwyaf syml a rhad yn cael eu defnyddio yn eu cynhyrchu. Mae hyd yn oed synwyryddion lefel tanwydd capacitive ddefnyddir yn y diwydiant petroliwm gwrthrychau pwysig yn cael faint cymedrol dros ben yn cael y lefel isaf posibl o defnydd o ynni trydanol. Gyda'r holl nodweddion hyn, maent yn wahanol lefel ragorol o sensitifrwydd, sydd yn aml yn anghyraeddadwy ar gyfer y dyfeisiau yn ddrutach.
• Mewn egwyddor, gall fod yn synhwyrydd capacitive gyda'ch dwylo, gan ddefnyddio fel ei sylfaen unrhyw cynhwysydd ddiwydiannol fwy neu yn llai dibynadwy ac o ansawdd uchel.
• Mae'r cysylltiadau sydd ganddynt (anaml iawn y defnyddir gasglwr cyfredol), sy'n hynod o fuddiol i'r gwaith mewn amodau o lwch uchel a lleithder.
• bywyd gwasanaeth hir iawn, mae'r uned yn dro ar ôl tro yn llwyddo i "adennill" eu cost isel. Yn unol â hynny, y synhwyrydd capacitive (y pris sydd yn yr ystod 1200-1700 rubles) yn caffael broffidiol dros ben.
• Ar gyfer symud y rhan symudol y ddyfais ei angen i wneud syndod ychydig o ymdrech.
• Mae'r ddyfais yn hawdd iawn i'w cyfuno gyda bron pob categori o offer sy'n cael ei ddefnyddio dim ond mewn gweithgareddau diwydiannol.

agweddau negyddol

Yn anffodus, mae gan bob synhwyrydd capacitive anfanteision penodol, sydd i ryw raddau yn cymhlethu'r defnydd eang o'r math hwn o offer. Rydym yn eu rhestru yn fanylach:

• ffactor trosi (hy, trosglwyddo) yn gymharol isel.
• Maint bach a symlrwydd o ddylunio yn cyfrannu at y ffaith bod y enwebedig galw eithaf uchel ar ansawdd y dyfeisiau sgrinio.
• Gall Da lefel synhwyrydd capacitive (ac offerynnau mesur tebyg eraill) weithredu'n effeithiol yn unig yn ôl amlder llawer uwch na'r gwerth safonol o 50 Hz.

Hysbysiadau pwysig

Fodd bynnag, nid yw pob mor ddrwg. Mae llawer o weithgynhyrchwyr yn ceisio nodweddion cysgodi ardderchog o'r synwyryddion drwy wneud mân newidiadau yn eu strwythur. Fel ar gyfer y amlder defnydd, yn ymarferol maent yn dangos canlyniadau ardderchog mewn gwerth diwydiannol eang o 400 Hz.

Rydym eisoes wedi siarad am deyrngarwch i'r fformiwla sylfaenol dim ond os anwybyddu'r effaith ymyl. Ond mae'n ddefnyddiol gwybod y gall mewn gwirionedd yn cael effaith negyddol yn unig yn y digwyddiad bod y pellter rhwng y platiau deuelectrig yn debyg i'w maint eu hunain. Ar ben hynny, gall yr effaith negyddol yn cael eu niwtraleiddio i raddau helaeth yn syml gan ddefnyddio'r cylch wyliadwrus. Yn yr achos hwn, ni all effaith effeithiau y ffin yn trosglwyddo ymhell y tu hwnt i'r platiau a ddefnyddiwyd.

Unwaith eto, rydym yn nodi bod yr un synwyryddion pwysedd yn cael eu nodweddu gan symlrwydd rhyfeddol, sy'n eich galluogi i greu strwythur marvelously sefydlog, gwydn ac yn rhad. Os byddwch yn dewis y dimensiynau geometrig cywir a ddefnyddiwyd dielectric cael ei ddefnyddio wrth gynhyrchu deunyddiau cynhwysydd o'r fath ni all arbennig o bryderus.

Felly, yn gywir codi'r stamp metel ar gyfer cynhyrchu y tai synhwyrydd, mae'n amrywiadau tymheredd hyd yn oed yn gryf yn ymarferol dibwys a allai arwain at newid yn gynhwysiant y ddyfais a'i darlleniadau annigonol. Wrth gwrs, nid yw hyn yn dileu'r angen i berfformio synwyryddion pwysedd ynysig trylwyr a dangosyddion eraill megis ffactorau amgylcheddol ymosodol. Er gwaethaf eu symlrwydd, gall lleithder uchel a lefelau uchel o ymbelydredd effaith negyddol ar y dibynadwyedd y ddyfais.

Dosbarthiad o synwyryddion

A ddefnyddir mewn prosesau diwydiannol ar gyfer eu cynhyrchiad yn eich galluogi i rannu pob math o synwyryddion a gynhyrchwyd yn ddau grŵp mawr: odnoemkostnye a dvuhemkostnye. Mae'r math olaf yn cael ei rannu yn gwahaniaethol a poludifferentsialnye. Gadewch i ni eu hystyried yn fwy manwl.

dyfais Odnoemkostny. Yn yr achos hwn y gylched synhwyrydd capacitive syml dros ben, gan fod eu prif ran yn y cynhwysydd mwyaf cyffredin gyda cynhwysiant amrywiol. Yn anffodus, hyd yn oed lleithder cynyddu ychydig a thymheredd ei chael ar gywirdeb arwyddion effaith pendant iawn. Oherwydd hyn, mae amryw o synwyryddion aml gamweithio. Er mwyn niwtraleiddio maint gwallau o'r fath, mae angen i ddefnyddio strwythur gwahaniaethol.

synhwyrydd Dvuhemkostny. A dweud y gwir, 'i' jyst fath strwythur gwahaniaethol. Mae'n aml yn bosibl i gwrdd â'r lefel synhwyrydd capacitive cael ei gynhyrchu gan gynllun o'r fath. Dyfeisiau hyn yn cael eu darparu o brif anfanteision y model blaenorol, ond mae ganddynt eu gwendidau eu hunain. Yr anfantais mwyaf arwyddocaol yw'r angen i ddefnyddio dau neu dri wifrau cysgodi rhwng y ddyfais ei hun a'r wyneb, oherwydd dim ond yn y modd hwn yn gallu atal y cynhwysiant hyn a elwir yn parasitig.

Fodd bynnag, mae cynllun gweddol soffistigedig o synwyryddion capacitive yn yr achos hwn mae'n hawdd anwybyddu, oherwydd yn gyfnewid i chi gael dyfais hynod o gywir a sensitif.

synwyryddion adeiladu Penodolrwydd

Mewn llawer o achosion (o safbwynt dyluniad golwg) y dyfeisiau o'r fath greu yn broblemus. Mae hyn yn arbennig o wir pan fyddwch am i greu synhwyrydd gyda lefelau amrywiol o allu. Fodd bynnag, mae profiad yn dangos bod llawer o'r problemau yn cael eu datrys bron yn gyfan gwbl graddnodi cywir a deunyddiau perfformiad uchel a ddefnyddir wrth gynhyrchu. Mae'r rhan fwyaf yn aml yn anawsterau hyn a wynebir gan gynhyrchwyr dvuhemkostnyh synwyryddion.

Yn gyffredinol, mae'r penodoldeb y math hwn o ddyfeisiau mesur yw y gallant gael eu cynrychioli fel cymhareb o ddau ddiddimensiwn meintiau ffisegol (cynwysyddion) sydd â mynegiant corfforol manwl gywir ac ystyr. Fel y gallant gael eu galw yn ddiogel "stilwyr y berthynas." Mantais y dyfeisiau hyn (eu anferth a mwy!) A yw eu bod yn methu yn gyffredinol yn cael yn ei ddyluniad rhai mesurau safonol sy'n oer yn gwella dibynadwyedd mewn sefyllfaoedd ac amodau eithafol mewn gwirionedd.

Nodweddu o encoders llinol

Mae'r holl werthoedd nad ydynt trydan, sydd yn aml yn ofynnol i reoli mewn amgylchedd diwydiannol, mae'n hynod amrywiol a amlochrog. Mae rhan sylweddol o'r mesurau sy'n ddarostyngedig i reolaethau caeth, yn gwneud symudiadau onglog a llinellol hyd yn oed gwahanol fathau o arwynebau yn y gofod. Os ydych yn defnyddio cynhwysydd sydd â maes trydanol unffurf gwbl yn y bwlch, nid yw mor anodd gwneud synwyryddion electronig dau o'r mathau canlynol:

• Ym mha ardal yr electrodau yn amrywio.
• Mae'r rhai sydd wedi fwlch amrywio rhwng yr electrodau.

Mae'n hawdd deall bod y math cyntaf yn fwyaf addas ar gyfer gosod y mudiad fawr iawn, wrth ddefnyddio'r ail amrywiaeth Gellir sylwi hyd yn oed rhai symudiadau'r corff yn y gofod, mae'r gwerth sy'n gyfwerth â dim ond ychydig o micron!

Synwyryddion gyfer penderfynu ar y dadleoliad onglog

Yn gyffredinol, yn ôl dyluniad a phwrpas, maent bron yn hollol debyg i'r math gyswllt blaenorol. Tebygrwydd amlygir yn y ffaith fod y synwyryddion yn electrodau o ardal amrywiol dylid defnyddio hefyd ar gyfer dimensiynau mwy a gyda phellter amrywiol rhwng yr electrodau eu hunain - bach. Yn nodweddiadol, dyfeisiau o'r fath yn cael eu gwneud yn aml-adrannol, gyda'r posibilrwydd o newid y arwynebedd y platiau cynhwysydd.

Er mwyn cyflawni hyn, mae electrod gyntaf osod ar y siafft symudol yn eu tro y mae'n newid ei safle mewn perthynas â'r ail faes newid sy'n rhoi y gorgyffwrdd y platiau deuelectrig yn y cynhwysydd. Yn naturiol, pan fydd yn cofnodi newid mewn cynhwysiant.

canfyddiadau

Felly, rydym yn trafod y nodweddion sylfaenol y lefel yr offeryn, dysgu am eu meysydd cais, am y nodweddion dylunio, yr egwyddor o weithredu ac atebion technegol posibl. Fel y gallwch ddeall oddi wrth yr erthygl, nifer yr achosion o synwyryddion capacitive ac mae eu poblogrwydd uchel iawn yn seiliedig ar y pris deniadol iawn o ddyfeisiadau o'r fath a bywyd gwasanaeth hir, hyd yn oed o dan amodau amgylcheddol anodd.

Mae hyn i gyd yn bosibl diolch i'r ffaith bod, pob mesuryddion hyn o bwynt adeiladol o farn, dim ond yn cynwysorau safonol, sy'n cael eu nodweddu gan ffordd braidd yn anarferol eu cais. Fodd bynnag, gallwch a chael gwybod i chi eich hun, unwaith eto yn edrych ar y fformiwlâu mathemategol sy'n adlewyrchu'n fras yr egwyddorion Kip gwaith.