Capacitive sensor: vifaa na kanuni ya utendaji. sensorer capacitive: matumizi

Sekta ya kisasa, na shughuli za binadamu kila siku, pia, haziwezi kufikiri bila aina tofauti za vifaa vya umeme. Wanatusaidia katika kila kitu, na baadhi ya shughuli za teknolojia bilao hazitakuwa rahisi kabisa. Kwa "wasaidizi" vile wanapaswa kuhusishwa na sensorer capacitive.

Hii ni nini transducers wanaitwa, viwandani kulingana na aina ya parametric. Upimaji wa kiasi fulani na vifaa vile hufanyika kwa sababu ya kushuka kwa upinzani katika uwezo wa kutosha wakati baadhi ya vigezo muhimu vinavyobadilika. Kuweka tu, mabadiliko katika uwezo wa capacitor ni tathmini chini ya ushawishi wa baadhi ya mambo ya nje.

Kanuni ya utendaji wa sensorer capacitive

Hiyo ni nini sensorer capacitive ni. Kanuni ya kazi yao sio ngumu, lakini kuelewa unahitaji kujua kitu. Kwa mwanzo, hebu tukumbuke kanuni ya kuamua capacitance ya capacitor. Hatua hii imeelezwa kwa kutumia fomu ifuatayo:

C = εεₒS / δ.

Maneno haya yanajulikana kwa wengi kutoka kwenye kozi ya shule ya fizikia, lakini haiwezi kuumiza kurejesha kumbukumbu na kumbuka nini kila moja ya vigezo inamaanisha:

• S ni eneo la sahani ya capacitor.
• Ni uwazi wa jamaa wa vifaa vya dielectric kutumika katika ujenzi wa capacitor.
• Εₒ - hivyo katika fizikia ni desturi ya kuweka mara kwa mara dielectric ya utupu.
• Δ - hii inaweza kuwa ni unene wa sahani ya dielectric au umbali kati ya tabaka kadhaa za vifaa.

Hivyo, inatoka kwa fomu ya juu ambayo ni rahisi kubadilisha uwezo wa capacitor. Inatosha kwa namna fulani kutenda katika eneo la sahani ya vifaa vya dielectric, umbali kati ya sahani au moja kwa moja juu ya upungufu wa nyenzo zilizotumiwa katika uzalishaji. Kwa hiyo, uchaguzi wa thamani maalum hutegemea tu orodha ya kazi ambayo wabunifu wameweka mbele ya kifaa.

Kwa hiyo, unaweza hata kufanya sensorer capacitive mwenyewe, kwa kuwa kutoka kwa mtazamo wa kujenga ni kawaida gorofa au cylindrical capacitor, moja ya sahani zake daima ni kupitia harakati kudhibitiwa katika nafasi, ambayo inaongoza kwa mabadiliko katika capacitance. Inapaswa kukumbuka kwamba fomu hapo juu ni sahihi tu ikiwa unapuuza kabisa madhara ya makali. Tutazungumzia kuhusu hili katika sehemu ya mwisho ya makala hii.

Mmoja anapaswa kujua kwamba vifaa hivyo vya umeme vinatumiwa kwa kasi kwa kupima vitu vya angular na vya mstari wa vitu, kuhesabu vipimo, kazi, unyevu, utunzaji wa dutu ya kazi na sifa nyingine. Kwa upande wa kujenga wa suala hilo, vyombo hivi vilifanywa na ndege-sambamba, katika miili ya cylindrical, pamoja na umeme wa pini, pamoja na mstari wa vifaa vya dielectri na bila kabisa.

Hapa ni jinsi sensorer capacitive kazi. Kanuni ya uendeshaji wa baadhi yao inahitaji kujulikana hasa kwa undani. Katika mfumo wa makala hii, sisi kutoa baadhi ya formula ambayo inaweza kuwa na manufaa kwa wewe.

Aina ya kuelezea kanuni ya uendeshaji wa aina fulani za sensorer

Sensorer ya kiwango na mabadiliko iwezekanavyo katika eneo la sahani za dielectric inaweza kuelezwa kwa urahisi kwa kutumia usawa wafuatayo:

C = εεₒaX / δ.

"X" katika kesi hii ni urefu wa kuingiliana kwa electrodes kutumika. Kwa hiyo, "a" inaashiria upana wa sahani za condenser yenyewe. Ikumbukwe kwamba vyombo vile vimegundua maombi yao katika maeneo mbalimbali ya sekta, ambapo hutumiwa kupima usahihi kiasi cha angular. Uwezo wa kubadilishaji hupatikana kwa kujieleza ifuatayo:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Ili kupima kwa usahihi unyeti, fomu fulani tofauti inapaswa kutumika:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Hebu angalia nini maana ya vigezo hivi ambavyo ni sehemu ya usawa huu:

• R₁ ni radius ya ndani ya sahani ya condenser;
• R2 ni radius ya nje ya sahani moja;
• Φ ni thamani ya sasa (sasa) ya angle ya kuingiliana;
• Φₒ ni thamani ya awali ya angle ya kuingiliana.

Hatimaye, tutachambua maneno ya hisabati ambayo inaelezea kanuni ya operesheni ya mita capacitive yenye pengo la hewa tofauti:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Si vigumu nadhani kwamba δₒ ni pengo la msingi, wakati barua hiyo X inaashiria kiasi cha kuhama kwa sahani. Makini! Kwa kuwa sifa za tuli sio sahihi, kwa kawaida kiwango cha kiwango cha aina hii kinatumiwa kupima vikwazo vidogo sana, ukubwa wa ambayo hauzidi 0.1δ . Kwa kawaida, vifaa hivi vinahitaji sana uhandisi wa usahihi, ambapo hata kosa ndogo inaweza kusababisha matatizo makubwa ya kutosha.

Wapi wanaweza kutumika?

Maeneo ya maombi yao iwezekanavyo ni tofauti sana. Kwa hiyo, karibu na viwanda vyote, shughuli zinazodhibitiwa na vifaa hivi zinaweza kupatikana. Wao hutumiwa kudhibiti ufujaji wa mizinga mbalimbali, na yaliyomo yao inaweza kuwa kioevu, punjepunje au gesi (gesi sensor).

Maambukizi yao katika sekta na uzalishaji wa kawaida wa binadamu ni ya juu zaidi ya kuaminika na rahisi kubuni ya vifaa vile. Kwa jumla ya ishara hizi, ni nzuri sana kwamba zinaweza kutumiwa hata katika hali mbaya zaidi ya fujo la mafuta.

Kwa kuongeza, sensorer capacitive inaweza kutumika kama kubadili kikomo kwenye mstari wa conveyor au chombo cha mashine cha ukumbi wa uzalishaji. Pia ni muhimu kwa nafasi nzuri zaidi ya taratibu mbalimbali.

Vipimo vya upeo

Lakini kwa wakati huu , sensorer ya ukaribu ni mahitaji ya pekee , ambayo yanatekelezwa kwa njia sawa. Matumizi ya matumizi yao ni pana. Hii inatokana na thamani ya senti ya vifaa na uwezo wa kufanya kazi karibu na kila aina ya sekta. Hata hivyo, kuna viwanda vya kawaida ambapo vifaa vya aina hii vinahitaji zaidi:

• Udhibiti juu ya kujaza vyenye maji ya wazi ya plastiki au kioo.
• Kazi hiyo inafanyika katika uzalishaji wa bidhaa za chakula (ikiwa ni pamoja na watoto), ambapo bidhaa za kumaliza zimefungwa katika vyombo vya uwazi. Kwa kanuni hiyo hiyo, kazi ya vifaa vile kama captive mafuta sensor ni msingi.
• Ili kudhibiti maeneo ya hatari ambapo waya yenye upepo huvunjika.
• Udhibiti wa maeneo sawa na ukanda wa conveyor unaweza kuharibiwa.
• Udhibiti wa kipande cha bidhaa zinazozalishwa (kurekebisha kwa makopo, chupa, vifurushi).

Haishangazi, vifaa hivi vya umeme ni vya kawaida katika uhandisi wa usahihi, nishati na viwanda vingi vyenye aina mbalimbali za sensorer.

Inclinometers

Vyombo ambavyo vimekuwa vya kawaida tu katika miaka ya hivi karibuni ni vikwazo vidogo vya capacitive vinavyotoa maambukizi ya ishara za pato la umeme, ukubwa wake ambao ni sawa sawa na angle ya mwelekeo wa sensor kutumika.

Maeneo ya kawaida ya matumizi ya vyombo hivi ni mifumo ya kuimarisha jukwaa, kuamua kiwango cha uchafuzi wa uchafu na wa kiufundi wa mihimili mbalimbali ya msaada, pamoja na udhibiti sahihi wa mteremko wa barabara na reli kwenye hatua ya ujenzi.

Aidha, kwa msaada wa vifaa vile, roll ya magari nzito na magari mengine, hoists na excavators viwanda ni kuamua, na kiwango cha makazi ya angular kuhusiana na kilimo na viwanda mashine ya ukubwa kubwa zaidi ni kuamua.

Vipengele vya uwezo wa mafuta katika sekta ya mafuta ni muhimu sana. Wao hutumiwa hata juu ya wapiganaji, ambao kwa maelfu moja ya usafiri wa ndege na mamia ya maelfu ya tani za bidhaa za mafuta zilizopatiwa. Vifaa hivi ni ufanisi sana hata katika hali ya malezi ya condensate nyingi sana na kiwango cha juu cha udongo katika chumba cha uzalishaji (sensor sawa ya gesi).

Wanapata matumizi yao katika kupima ukubwa wa viwango vya shinikizo kabisa na jamaa, pamoja na unene wa vifaa vya dielectric, ambayo ni muhimu sana katika karibu viwanda vyote ambako capacitors yenye nguvu hutumiwa.

Faida kuu za sensorer capacitive

Ikumbukwe kwamba sensorer capacitive ina faida nyingi ikilinganishwa na vifaa sawa vinavyofanyika kulingana na kanuni tofauti tofauti. Hebu tuorodhesha faida kuu za vyombo hivi:

• Katika viwanda, ni rahisi sana. Aidha, vifaa rahisi na rahisi zaidi vinaweza kutumika katika uzalishaji wao. Hata sensorer capacitive ngazi ya mafuta kutumika katika vifaa muhimu sekta ya mafuta na vipimo sana sana na kuwa kiwango cha chini iwezekanavyo ya matumizi ya nishati ya umeme. Kwa sifa hizi zote, wanajulikana na kiwango cha uzuri wa unyeti, ambazo mara nyingi haziwezekani kwa vifaa vya gharama kubwa zaidi.
• Kwa kweli, unaweza kufanya sensorer yenyewe, ukitumia msingi wake zaidi au usio na uaminifu na wa kiwango kikubwa cha viwanda.
• Hawana mawasiliano (mara chache sana mtozaji wa sasa hutumiwa), ambayo ni ya manufaa sana kwa kufanya kazi katika hali ya maudhui ya vumbi vya juu na unyevu katika chumba.
• Maisha ya huduma ni ya muda mrefu sana, kifaa hiki kinaweza "kukataa" gharama zake za chini. Kwa hivyo, sensorer capacitive (ambaye bei yake ni katika aina mbalimbali za rubles 1200-1700) ni upatikanaji wa faida sana.
• Ili kusonga sehemu ya kusonga ya kifaa, inachukua juhudi kidogo sana.
• Kifaa ni rahisi sana kuchanganya na karibu aina zote za vifaa ambazo hutumiwa tu katika shughuli za viwanda.

Wakati mbaya

Kwa bahati mbaya, kila sensorer capacitive ina vikwazo fulani, ambayo kwa kiasi fulani hupunguza matumizi ya aina hii ya vifaa. Hebu tuorodhe kwa undani zaidi:

• Sababu ya uongofu (yaani, maambukizi) ni ya chini.
• Ukubwa mdogo na unyenyekevu wa kubuni huchangia ukweli kwamba kuna kuweka mahitaji ya juu badala ya ubora wa vifaa vya uchunguzi.
• Sensorer nzuri ya kiwango cha juu (na vifaa vingine vya kupimia sawa) vinaweza kufanya kazi kwa ufanisi tu kwa kiwango cha juu sana kuliko thamani ya kiwango cha 50 Hz.

Maelezo muhimu

Hata hivyo, kila kitu sio mbaya sana. Wazalishaji wengi hupata sifa bora za uchunguzi wa sensorer kwa kufanya mabadiliko madogo kwa kubuni zao. Kama kwa mzunguko wa matumizi, kwa kawaida huonyesha matokeo bora kwa thamani sana kutumika katika sekta ya 400 Hz.

Tumezungumzia juu ya uhalali wa fomu ya msingi tu kama athari ya mdogo inapuuzwa. Lakini ni muhimu kujua kwamba inaweza kuwa na athari mbaya tu ikiwa umbali kati ya sahani ya dielectric ni sawa na vipimo vyao. Kwa kuongeza, athari mbaya inaweza kupunguzwa kwa kutumia tu pete ya kinga. Katika kesi hiyo, mipaka ya ushawishi wa athari inaweza kuhamishwa mbali zaidi ya sahani zilizotumiwa.

Mara nyingine tena, tunaona kwamba sensorer sawa za shinikizo zinajulikana kwa unyenyekevu wa ajabu, ambayo inafanya uwezekano wa kujenga juu ya miundo ya ajabu, imara na ya bei nafuu. Ikiwa unatafuta kwa usahihi vipimo vya jiometri ya dielectri iliyotumiwa, huwezi kuwa na wasiwasi kuhusu vifaa vinavyotumika katika uzalishaji wa capacitor kama hiyo.

Kwa hiyo, kwa kuchagua kwa usahihi alama ya chuma kwa ajili ya utengenezaji wa nyumba ya sensor, inawezekana kupuuza kivitendo hata mabadiliko ya joto kali ambayo inaweza kusababisha mabadiliko katika uwezo wa kifaa na kutostahili masomo yake. Bila shaka, hii haina kuondokana na haja ya kujitenga kwa makini sensorer shinikizo na viashiria vingine vinavyotokana na mambo ya mazingira magumu. Licha ya unyenyekevu wao, unyevu wa juu na viwango vya juu vya mionzi vinaweza kuathiri vibaya kuaminika kwa kifaa.

Uainishaji wa sensorer

Njia za uzalishaji zinazotumiwa katika sekta hufanya iwezekanavyo kugawanya aina zote zinazozalishwa za sensorer katika vikundi viwili vikubwa: sampuli moja na sampuli mbili. Aina ya mwisho imegawanywa katika tofauti na tofauti ya nusu. Tutachunguza kwa undani zaidi.

Kifaa kimoja cha chombo. Katika kesi hiyo, nyaya za capacitive capacitive ni rahisi sana, kwa sababu sehemu kuu ni capacitor ya kawaida na uwezo wa kutofautiana. Kwa bahati mbaya, hata ongezeko la unyevu wa joto na joto lina athari kubwa sana juu ya usahihi wa masomo. Kwa sababu ya hili, mara nyingi kuna matatizo mbalimbali ya sensor. Ili kufikia ukubwa wa makosa hayo, tunapaswa kutumia ujenzi tofauti.

Sensor mbili za sensor. Kweli, yeye ni muundo tofauti sana. Mara nyingi unaweza kupata sensorer ngazi ya capacitive, viwandani hasa kwa mujibu wa mpango huu. Vifaa hivi ni bure kutokana na mapungufu makubwa ya mfano uliopita, lakini kuwa na udhaifu wao wenyewe. Hasara kubwa zaidi ni haja ya kutumia waya mbili au tatu kati ya kifaa yenyewe na uso, kwa kuwa tu kwa njia hii unaweza uwezo wa kinachojulikana wa vimelea uweze kufutwa.

Hata hivyo, ni rahisi kusali makini ya miradi ngumu ya sensorer capacitive katika kesi hii , kwa sababu kwa kurudi unapata chombo sahihi sana na nyeti.

Ufafanuzi wa kubuni sensorer

Katika hali nyingi (kutoka kwa mtazamo wa kubuni) uumbaji wa vifaa vile ni tatizo kabisa. Hii ni kweli hasa wakati inahitajika kuunda sensor na kiwango cha kutosha cha uwezo. Hata hivyo, mazoezi yanaonyesha kuwa matatizo mengi yamekaribiwa kabisa na usawa sahihi na sifa za vifaa vya kutumika katika uzalishaji. Mara nyingi, matatizo haya yanakabiliwa na wazalishaji wa sensor mbili sensorer.

Kwa ujumla, upeo wa aina hii ya vyombo vya kupimia ni kwamba wanaweza kusimama kwa namna ya uwiano usio na kipimo wa kiasi kiwili (capacitances) ambazo zina maana halisi ya kimwili na maana. Kwa hiyo wanaweza kuitwa "sensor proximity". Faida ya vifaa hivi (pamoja na kubwa zaidi!) Je, ni kwamba kwa ujumla hawawezi kuwa na hatua za kutafakari katika kubuni zao, ambazo zinaboresha uaminifu wao katika hali mbaya na hali.

Vipengele vya sensorer za usambazaji wa mstari

Wengi yasiyo ya umeme, ambayo mara nyingi inahitajika kudhibitiwa katika hali ya viwanda, ni tofauti sana na imetengenezwa. Sehemu kubwa ya hatua ambazo zina chini ya udhibiti mkali, ni za kutembea kwa angular na hata za mstari wa aina mbalimbali za nafasi katika nafasi. Ikiwa tunatumia capacitor ambayo ina shamba la umeme kabisa salama katika pengo la kazi, basi si vigumu kufanya sensorer za elektroniki za aina mbili zifuatazo:

• Ambayo eneo la electrodes litakuwa tofauti.
• Wale ambao wana pengo la kutofautiana kati ya electrodes haya.

Ni rahisi kuelewa kwamba Aina ya kwanza ni kufaa zaidi kwa kurekebisha harakati kubwa kweli kweli, wakati kwa kutumia aina ya pili inaweza kuwa niliona hata baadhi ya harakati mwili katika nafasi, thamani ya ambayo ni sawa na microns chache tu!

Sensorer kwa kuamua makazi yao angular

Kwa ujumla, kwa kubuni na lengo, wao karibu kabisa kufanana na aina ya kabla ya anwani. Kufanana ni wazi katika ukweli kwamba sensorer ni electrodes wa eneo kutofautiana lazima pia kutumika kwa ajili ya vipimo kubwa na na umbali variable kati electrodes wenyewe - ndogo. Kwa kawaida, vifaa kama ni alifanya mbalimbali Sectional, pamoja na uwezekano wa kubadilisha eneo la sahani capacitor.

Ili kufanikisha hili, electrode kwanza fasta kwa zinazohamishika shimo katika mzunguko ambayo mabadiliko ya msimamo wake jamaa kwa eneo la pili mabadiliko ambayo hutoa mwingiliano wa sahani dielectric katika capacitor. Kwa kawaida, wakati kumbukumbu ya mabadiliko katika capacitance.

matokeo ya utafiti

Kwa hiyo tulijadili sifa ya msingi ya ngazi ya chombo, kujifunza kuhusu maeneo yao ya maombi, kuhusu makala kubuni, kanuni ya hatua na inawezekana kiufundi ufumbuzi. Kama unaweza kuelewa kutoka makala, kiwango cha maambukizi ya sensorer capacitive na umaarufu wao juu sana ni msingi bei ya kuvutia sana ya vifaa kama na maisha ya muda mrefu hata chini ya hali ngumu ya mazingira.

Hii yote inawezekana kutokana na ukweli kwamba, kutoka hatua ya mtazamo wa kujenga, mita hizi zote ni kiwango capacitor, ambayo ni sifa kwa njia fulani ni kawaida ya maombi yao tu. Hata hivyo, unaweza na kujua mwenyewe, kwa mara nyingine tena kuangalia kanuni za hisabati kwamba upana kutafakari kanuni Kip kazi.