Шта је капацитивни сензор?

Као и неке друге врсте сензора (на пример, индуктивни сензори), капацитивни сензори раде без физичког контакта са предметом који се истражује. Другим речима, ове врсте сензора су бесконтактни уређаји. Могу се користити за откривање и електрично проводних и непроводљивих материјала. Због ове особине, капацитивни сензори се могу користити на местима где, на пример, индуктивни сензори нису применљиви.

Шта је капацитивни сензор, његова структура и начин рада

Ова врста сензора није врло сложена као уређај и обично се састоји од:

Кућишта

Тело омогућава сакупљање свих елемената у једну целину. Поред тога, пружа поуздану заштиту елемената од спољних фактора који могу утицати на његову ефикасност. Тело капацитивног сензора обично је направљено од месинга или полиамида.

Конектор

То је посебна смола која штити сензорске елементе од влаге или других штетних материја.

Окидач

Окидач генерише потребну снагу прекидачког сигнала и количину хистерезе (ово је разлика у удаљености пре укључивања).

ЛЕД диоде

ЛЕД диоде омогућавају брзо подешавање и показују положај прекидача.

Појачало

Појачава излазни сигнал на жељену вредност.

Демодулатор

Демодулатор мења високофреквентне осцилације све док се напон не промени.

Generator

Ствара електрично поље које делује на предмет.

Електроде

Радна површина капацитивног сензора обично су две електроде које делују као кондензаторске плоче које су повезане са повратним кругом генератора. Он је заузврат конфигурисан да мења његову снагу како се приближава контролисаном објекту.

Као резултат ових вибрација, како се сензор приближава објекту, генератор генерише све већу амплитуду, која се обрађује и производи излазни сигнал.

Капацитивни сензори покрећу се електропроводљивим објектима и диелектрицима. Како се приближава проводни предмет, растојање осетљивости постаје много веће него када су испитни објекти диелектрични (реакциона удаљеност зависи од диелектричне константе).

Коришћење
Употреба сензора ове врсте је изузетно много и разнолика. Они се широко користе у системима управљања индустријским процесима у готово свим индустријама.

Користе се у сензорима за паркирање аутомобила и за контролу пуњења резервоара течном, расутом и гасовитом супстанцом, за прекидаче на аутоматским линијама, за машинске центре, машине, транспортере, алармне системе и друге.

Врсте капацитивних сензора и њихова примена

Сензори близине

Тренутно су један од најчешће коришћених капацитивних сензора сензори близине, који поред тога што су изузетно поуздани, имају врло широк спектар предности.

Сензори ове врсте користе се у готово свим областима, јер имају врло повољне цене. Користе се за надгледање нивоа пуњења различитих контејнера, контролни напон, за сигнализирање у случају проблема на производним линијама и друго.

Капацитивни кодери за угаоне и линеарне покрете

Сензори ове врсте користе се у индустријама као што су машинство, енергетика, транспорт, грађевинарство и друге.

Инклинометри

Капацитивни нагибници се користе на нафтним платформама у системима за нивелисање, за одређивање деформације носача, за надгледање и контролу нагиба путева и железничких пруга током њихове изградње, за одређивање квалитета аутомобила, бродова, лифтова, опреме за подизање, пољопривредних машина за одређивање угаоног померања предмета који се окрећу, попут као осовине, зупчаници и механизми, како непокретни тако и покретни.

Капацитивни сензори нивоа

Сензори ове врсте користе се у системима за надзор, регулацију и контролу процеса у прехрамбеној, фармацеутској, хемијској и нафтној индустрији.

Изузетно су ефикасни у руковању течностима, сипким материјалима, проводљивим и непроводљивим вискозним супстанцама, те у тешким радним окружењима у просторијама или местима где се накупља прашина или кондензација.

Капацитивни сензори се широко користе у индустрији која захтева тачно мерење укупног притиска, дебљине диелектричних материјала, влаге, линеарних и угаоних деформација и друге.

Класификација капацитивних сензора према начину њихове примене

Све врсте капацитивних сензора могу се поделити у две групе: сензори са једним и два резервоара. Потоњи се даље деле на диференцијалне и полудиференцијалне.

Сензори са једним капацитетом имају једноставан дизајн и променљиви су кондензатори. Ова врста сензора има неколико недостатака, који укључују значајне утицаје околине попут влажности и температуре.

Недостатак сензора са диференцијалним дизајном је тај што се разликују од сензора са једним капацитетом, а диференцијални имају најмање три спојне жице између сензора и мерног уређаја за неутрализацију негативних ефеката влажности и температуре.

Међутим, због овог малог недостатка, диференцијални сензори значајно повећавају своју тачност и стабилност и тиме проширују своје подручје примене.

Предности капацитивних сензора
У поређењу са конкурентним оптичким, индуктивним и пиезоелектричним сензорима, капацитивни сензори имају бројне предности, укључујући:

• једноставност производње - за производњу капацитивних сензора користе се јефтини материјали, што утиче на коначну цену производа;
• мала величина и тежина;
• ниска потрошња енергије;
• висок степен осетљивости;
• не-контакт (не морају бити у близини предмета проучавања;
• дуг радни век;

Лако прилагођавање дизајна сензора за различите задатке и мерења.

Ограничења
Неки од највећих недостатака капацитивних сензора су:

• релативно ниска стопа конверзије (трансфер);
• потреба за радом на фреквенцији изнад 50 Хз;
• на перформансе могу утицати прашина и влага, а сензор може открити нетачно мерење;
• осетљивост на температуру.

Капацитивни сензори су једноставни за дизајн, што резултира трајним и поузданим дизајном. Параметри кондензатора зависе само од његових карактеристика и не зависе од својстава употребљених материјала, ако су правилно изабрани.

Проблем њихове осетљивости на температуру може се решити избором одговарајућег материјала за плоче и одговарајућом изолацијом за њихово причвршћивање. Остаје само да се побољша њихова заштита од штетних ефеката прашине, влаге и јонског зрачења, а ова врста сензора имаће још шири спектар примене.

И на крају, можемо резимирати ...

Капацитивни сензори користе врло мало механичке силе која им је потребна да помере покретни део, подесе излаз система и раде са великом прецизношћу. Све ово чини ове сензоре незаменљивим за прецизно мерење проводних и непроводних елемената.

Питања и одговори:

Шта су капацитивни сензори? Једнокапацитивни, двоструки капацитивни. Заузврат, они су подељени на: линеарне, угаоне, инклинометре, сензоре нивоа, претвараче притиска.

За шта су намењени капацитивни сензори и како функционишу? У таквим сензорима се мерени параметар мења, због чега се мења отпор. Такви сензори се користе за претварање вредности влажности, притиска, механичке силе итд.

Како функционише капацитивни сензор нивоа? Код таквог сензора, услед промене мереног нивоа, мења се и капацитет кондензатора (формира га сонда и зидови резервоара – што је више течности у резервоару, то је капацитет већи).