چگونه سنسورهای کاپیتانی کار می کنند
حسگرهای Capacitive از انواع مختلفی از کپسول ها به عنوان عناصر حس کننده استفاده می کنند. با توجه به تغییر مقدار اندازه گیری شده، کاپیتانی بودن کپسول تغییر خواهد کرد. از طریق مدار اندازه گیری می توان تغییر در کاپیتانس را به یک خروجی سیگنال الکتریکی تبدیل کرد. با اندازه گیری بزرگی سیگنال الکتریکی می توان قدر اندازه گیری شده را قضاوت کرد. این اصل کار اساسی حسگرهای کاپی کاپیتانی است.
مزایای سنسورهای کاپی کاپی
1. ثبات دمای خوب
مقدار کاپیکتی حسگر کاپیکتیو عموماً مستقل از ماده الکترود است که برای انتخاب مواد با ضریب دمای پایین مساعد است و به دلیل تولید گرمای بسیار کوچک، پایداری کمی تحت تأثیر قرار می گیرد. حسگر مقاومت دارای از دست دادن مس است که تولید رانش صفر به دلیل تولید گرما آسان است.
2. ساختار ساده
سنسور capacitive دارای یک ساختار ساده، آسان برای ساخت و تضمین دقت بالا، و می تواند بسیار کوچک برای رسیدن به برخی از اندازه گیری های خاص ساخته شده است؛ این می تواند در محیط های خشن مانند درجه حرارت بالا کار, تابش قوی و میدان های مغناطیسی قوی, و می تواند مقاومت در برابر تغییر درجه حرارت بزرگ, مقاومت در برابر فشار بالا, ضربه بالا, اضافه بار, و غیره; می تواند درجه حرارت فوق العاده بالا و اختلاف فشار پایین اندازه گیری, و همچنین می تواند کار مغناطیسی اندازه گیری.
3. پاسخ خوب پویا
با توجه به جاذبه الکترواستاتیک کوچک بین صفحات الکترود (حدود چند 10^(-5)N)، سنسور کاپیکتیو نیاز به انرژی بسیار کمی دارد، و به دلیل اینکه بخش منقول آن می تواند بسیار کوچک و نازک ساخته شود، به این معنی که جرم آن بسیار سبک است، بنابراین فرکانس طبیعی آن بالا است، زمان پاسخ پویا کوتاه است، و می تواند در فرکانس های چند مگاهرتز کار کند، که به خصوص برای اندازه گیری های پویا مناسب است. و به دلیل از دست دادن دی تریک کوچک، می توان آن را در فرکانس بالاتری تغذیه کرد، بنابراین سیستم در فرکانس بالایی عمل می کند. می توان از آن برای اندازه گیری پارامترهای به سرعت در حال تغییر استفاده کرد.
4. اندازه گیری غیر تماسی و حساسیت بالا
اندازه گیری عدم تماس لرزش یا برون مرکزیت شفت های دوار، ترخیص شعاعی یاتاقان های کوچک توپ و غیره. هنگامی که از اندازه گیری غیر تماسی استفاده می شود، حسگر کاپی کاپیتانی اثر میانگین دار دارد که می تواند تأثیر ناهمگونی سطح قطعه کار بر اندازه گیری را کاهش دهد.
علاوه بر مزیت های فوق، حسگرهای کاپی کاپیتیو می توانند فشار بسیار کم، نیرو، و شتاب کوچک، جابه جایی و غیره را اندازه گیری کنند. این می تواند بسیار حساس ساخته شده, با وضوح بالا, و می تواند جابجایی 0.01μm و یا حتی کوچکتر حس. با توجه به از دست دادن کوچک متوسط آن مانند هوا، باقی مانده صفر تولید شده زمانی که ساختار دیفرازیال در یک نوع پل متصل می شود بسیار کوچک است، بنابراین مدار مجاز به انجام تقویت بزرگنمایی بالا است، به طوری که ابزار حساسیت بالایی دارد.
معایب حسگرهای capacitive
1. impedance خروجی بالا و ظرفیت بار ضعیف.
مهم نیست که چه نوع سنسور کاپی کاپیتی، محدود به اندازه هندسی صفحه الکترود، کاپی کاپیتانی آن بسیار کوچک است، به طور کلی ده ها تا صدها پیکوفاراد (pF)، بنابراین مانع خروجی حسگر کاپی کاپیتی بسیار بالا است، تا ~Ω. با توجه به مانع خروجی بالا، توان خروجی کوچک است، ظرفیت بار ضعیف است، و به راحتی تحت تأثیر تداخل خارجی قرار می گیرد و باعث بی پایداری می شود و حتی نمی تواند در موارد شدید کار کند.
۲- کاپی کاپیتان انگلی تأثیر زیادی دارد.
کاپیتانس اولیه سنسور کاپیکتیو بسیار کوچک است، در حالی که کاپیتانی کابل سرب که حسگر و مدار الکترونیکی را به هم متصل می کند، کاپیتانی ولگرد مدار الکترونیکی، و کاپیتانس تشکیل شده توسط صفحه کاپی کاپی و هادی های اطراف نسبتاً بزرگ هستند. وجود کاپاسیت انگلی نه تنها حساسیت اندازه گیری را کاهش می دهد، بلکه باعث خروجی غیر خطی نیز می شود. از آنجا که کاپی کاپیتان انگلی به طور تصادفی تغییر می کند، حسگر در حالت کاری ناپایدار قرار دارد که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد.