Com funcionen els sensors capacitius
Els sensors capacitius utilitzen diversos tipus de condensadors com a elements sensors. A causa del canvi en el valor mesurat, la capacitat del condensador canviarà. Mitjançant el circuit de mesura, el canvi de capacitat es pot convertir en una sortida de senyal elèctrica. Mitjançant la mesura de la magnitud del senyal elèctric, es pot jutjar la magnitud mesurada. Aquest és el principi bàsic de funcionament dels sensors capacitius.
Avantatges dels sensors capacitius
1. Bona estabilitat de temperatura
El valor de la capacitat del sensor capacitiu és generalment independent del material de l'elèctrode, la qual cosa afavoreix la selecció de materials amb coeficients de baixa temperatura i té poca influència en l'estabilitat a causa de la seva generació de calor molt petita. El sensor de resistència té pèrdua de coure, que és fàcil de generar deriva zero a causa de la generació de calor.
2. Estructura simple
El sensor capacitiu té una estructura senzilla, és fàcil de fabricar i garanteix una gran precisió i es pot fer molt petit per aconseguir algunes mesures especials; pot funcionar en entorns durs com ara alta temperatura, radiació forta i camps magnètics forts, i pot suportar grans temperatures Canvi, suportar alta pressió, alt impacte, sobrecàrrega, etc.; pot mesurar la temperatura ultra-i la diferència de pressió baixa, i també pot mesurar el treball magnètic.
3. Bona resposta dinàmica
A causa de la petita atracció electrostàtica entre les plaques d'elèctrode (uns quants 10(-5)N), el sensor capacitiu requereix molt poca energia, i la seva part mòbil es pot fer molt petita i prima, és a dir, la massa És molt lleuger, de manera que la seva freqüència natural és alta, el temps de resposta dinàmica és curt i pot funcionar a freqüències de diversos megahertz, la qual cosa és especialment adequada per a mesures dinàmiques. I a causa de la seva petita pèrdua dielèctrica, es pot alimentar a una freqüència més alta, de manera que el sistema funciona a una freqüència alta. Es pot utilitzar per mesurar paràmetres que canvien ràpidament.
4. Mesura sense -contacte i alta sensibilitat
Mesura sense -contacte de la vibració o l'excentricitat dels eixos rotatius, el joc radial de petits coixinets de boles, etc. Quan s'utilitza mesurament sense-contacte, el sensor capacitiu té un efecte de mitjana, que pot reduir la influència de la rugositat superficial de la peça a la mesura.
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.
Inconvenients dels sensors capacitius
1. Alta impedància de sortida i poca capacitat de càrrega.
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. La capacitat parasitària té una gran influència.
La capacitat inicial del sensor capacitiu és molt petita, mentre que la capacitat del cable de plom que connecta el sensor i el circuit electrònic, la capacitat dispersa del circuit electrònic i la capacitat formada per la placa capacitiva i els conductors circumdants són relativament grans. L'existència de capacitats paràsites no només redueix la sensibilitat de mesura, sinó que també provoca una sortida no lineal. Com que la capacitat del paràsit canvia aleatòriament, el sensor es troba en un estat de treball inestable, cosa que afecta la precisió de la mesura.