حسگرهای خازنی چگونه کار می کنند
حسگرهای خازنی از انواع مختلفی از خازن ها به عنوان عناصر حسگر استفاده می کنند. با توجه به تغییر مقدار اندازه گیری شده، ظرفیت خازن تغییر می کند. از طریق مدار اندازه گیری، تغییر در ظرفیت خازنی را می توان به خروجی سیگنال الکتریکی تبدیل کرد. با اندازه گیری بزرگی سیگنال الکتریکی، می توان مقدار اندازه گیری شده را قضاوت کرد. این اصل کار سنسورهای خازنی است.
مزایای سنسورهای خازنی
1. پایداری دمایی خوب
مقدار خازنی حسگر خازنی به طور کلی مستقل از ماده الکترود است که برای انتخاب مواد با ضرایب دمای پایین مناسب است و به دلیل تولید گرمای بسیار کم آن تأثیر کمی بر پایداری دارد. سنسور مقاومت دارای اتلاف مس است که به راحتی به دلیل تولید گرما ایجاد رانش صفر می کند.
2. ساختار ساده
سنسور خازنی ساختار ساده ای دارد، ساخت آن آسان است و دقت بالایی را تضمین می کند و می تواند برای دستیابی به برخی اندازه گیری های خاص بسیار کوچک شود. می تواند در محیط های خشن مانند دمای بالا، تشعشعات قوی و میدان های مغناطیسی قوی کار کند و می تواند در برابر دماهای زیاد مقاومت کند، تغییرات، فشار زیاد، ضربه زیاد، اضافه بار و غیره می تواند دمای فوق-بالا و اختلاف فشار کم را اندازه گیری کند و همچنین می تواند کار مغناطیسی را اندازه گیری کند.
3. پاسخ پویا خوب
با توجه به جاذبه الکترواستاتیکی کوچک بین صفحات الکترود (حدود 10(-5)N)، حسگر خازنی به انرژی بسیار کمی نیاز دارد و قسمت متحرک آن را می توان بسیار کوچک و نازک ساخت، یعنی جرم آن بسیار است. نور، بنابراین فرکانس طبیعی آن بالا است، زمان پاسخ دینامیکی کوتاه است، و می تواند در فرکانس های چند مگاهرتز کار کند، که به ویژه برای اندازه گیری های دینامیکی مناسب است. و به دلیل تلفات دی الکتریک کمی که دارد، می توان آن را با فرکانس بالاتر تغذیه کرد، بنابراین سیستم در فرکانس بالا کار می کند. می توان از آن برای اندازه گیری پارامترهایی که به سرعت در حال تغییر هستند استفاده کرد.
4. اندازه گیری بدون تماس و حساسیت بالا
non - اندازه گیری تماس با ارتعاش یا بی ثباتی شفت های روتاری، ترخیص شعاعی از یاطاقان توپ کوچک و غیره هنگام استفاده از اندازه گیری تماس غیر -، سنسور خازنی دارای اثر متوسط است که می تواند تاثیر را کاهش دهد زبری سطح قطعه کار در اندازه گیری.
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.
معایب سنسورهای خازنی
1. امپدانس خروجی بالا و ظرفیت بار ضعیف.
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. ظرفیت انگلی تأثیر زیادی دارد.
ظرفیت اولیه سنسور خازنی بسیار کم است، در حالی که ظرفیت کابل سربی که سنسور و مدار الکترونیکی را به هم وصل می کند، ظرفیت سرگردان مدار الکترونیکی و خازن تشکیل شده توسط صفحه خازنی و هادی های اطراف نسبتاً بزرگ است. وجود خازن انگلی نه تنها حساسیت اندازه گیری را کاهش می دهد، بلکه باعث خروجی غیرخطی می شود. از آنجایی که ظرفیت انگلی به طور تصادفی تغییر می کند، سنسور در حالت کار ناپایدار است که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد.