Capacitive sensor: uidheam agus prionnsabal obrachadh. Capacitive sensaran: iarrtais

Nuadh-gnìomhachas, agus làitheil daonna air gnìomhan dhaoine, cuideachd, tha e do-dhèanta smaoineachadh gun a h-uile seòrsa innleachdan eileagtronaigeach. Iad a 'cuideachadh dhuinn anns gach dòigh, agus cuid obraichean saothrachaidh a' cluich Chan eil soirbheachadh às an aonais. Airson an fheadhainn "luchd-cuideachaidh" Bu chòir cuideachd a 'gabhail a-steach capacitive sensor.

Mar sin ghairm iomlaid a dhèanamh le parametric seòrsa. Tomhas de leabhar-innealan sin a coileanadh tro caochlaidhean de capacitance nuair ag atharrachadh cuid de pharamadairean cudromach. Dìreach air a chur, a 'meas an atharrachaidh ann an capacitance fo bhuaidh cuid de na factaran a-muigh.

Obrachaidh phrionnsabal an capacitive sensor

Sin an t-capacitive sensaran. Tha am prionnsapal obrachadh nach eil iad cho doirbh, ach tha e a 'tuigsinn a dh'fheumas tu fios rudeigin. Airson tòiseachadh le sinn a 'cuimhneachadh air a' phrionnsabal co-dhùnadh an capacitance an capacitor. Gnìomha seo a tha a 'cur an cèill na leanas foirmle:

C = εεₒS / δ.

Tha seo a 'cur an cèill a tha aithnichte gu iomadh bhon sgoil fiosaig a' chùrsa, ach cha bhiodh e leòn gus ùrachadh a dhèanamh do chuimhne agus d 'fhiosrachadh fhèin, a' ciallachadh gach aon de na caochladairean:

• S - sgìre an capacitor truinnsearan.
• S - buntainneach permittivity dielectric an stuth a chleachdadh ann an capacitor dealbhadh.
• εₒ - mar ann am fiosaig gu denote permittivity an-asgaidh àite.
• δ - mar sin faodaidh e bhith air a chomharrachadh no an tighead de na dielectric truinnsear, no an t-astar eadar na sreathan de ghnìomhaichean stuth.

Mar so, bho na foirmle gu h-àrd gu bheil an capacitance atharrachadh gu furasta. Dh'fhòghnas e dòigh air choreigin a dhèanamh air an sgìre an truinnsear dielectric stuth, astar eadar na truinnsearan no dìreach le permeability an cleachdadh ann an dèanamh de na stuthan. Mar sin, a 'taghadh de luach sònraichte a' crochadh a-mhàin air an liosta de ghnìomhan a tha an uidheam-dealbhaidh a chur air.

Mar sin, faodaidh sinn fiù 's a dhèanamh capacitive sensor le ur làmhan, mar cuideachail sealladh e - àbhaisteach flat no siolandair capacitor, aon mhias a tha daonnan a' fulang a 'cumail smachd air gluasad ann am fànais, a leanas gu atharrachadh ann capacitance. Bu chòir cuimhneachadh gu bheil a 'foirmle gu h-àrd a tha dligheach ach ma tha thu a' dèanamh dearmad gu tur oir buaidhean. Bidh sinn a 'bruidhinn barrachd mu dheidhinn seo ann an earrann mu dheireadh den aiste seo.

Bu chòir a bhith aithnichte a leithid innealan dealanach gan cleachdadh airson tomhas farsaing an angular agus sreathach displacements de rudan, a 'tomhas meud, a' cur an gnìomh obair, Taiseachd, dùmhlachd de gnìomhach maoin, agus feartan eile. A thaobh a 'structarail roinnean de cheist, an sin thubhairt bèilichean a tha a' dèanamh itealan-shìnte, ann an siolandair housings le prìne electrodes, le lìnig a dielectric stuth, agus fiù 's às aonais.

Seo mar a bhith ag obrachadh capacitive sensaran. Tha am prionnsapal obrachadh cuid dhiubh feumaidh fios a bhith gu math mionaideach. Anns an aiste seo tha sinn a toirt an cuid foirmlean a dh'fhaodas a bhith feumail dhut.

Formula airson innse prionnsabal obrachadh nan seòrsachan àraid de sensaran

Ìre sensor le ghabhas atharrachadh na ceàrnaig dielectric truinnsearan urrainn a bhith an ìre mhath furasta ag innse mu bhith a 'cleachdadh an co-aontar a leanas:

C = εεₒaH / δ.

Le "X" anns a 'chùis seo a' toirt iomradh fad an dùblachadh de electrodes chleachdadh. Mar sin, "a" Ceart an leud de na truinnsearan air an capacitor. Bu chòir a thoirt fa-near gun a leithid innealan a chur an sàs ann an diofar raointean gnìomhachais, far a bheil iad air an cleachdadh airson tomhas ceart de angular luachan. comas na transducer ann an leithid de chùis a lorg le na leanas a chur an cèill:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

Ann an òrdugh gu neo-mhearachdach a thomhas an cugallachd, bu chòir dhut a 'cleachdadh beagan eadar-dhealaichte foirmle:

K = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ.

Leig dhuinn fhaicinn dè thathar a 'ciallachadh le caochladairean fheadhainn a tha pàirt de na co-aontaran:

• r₁ - staigh radius na dhlùthadair truinnsearan;
• r₂ --muigh radius an aon mhias;
• φ - a thomhas aig an àm (fìor) luach na dhùblachadh ceàrn;
• φₒ - a 'chiad luach na dhùblachadh ceàrn.

Mu dheireadh, tha sinn a 'mìneachadh an matamataigeach a chur an cèill a' toirt iomradh air an t-obrachaidh phrionnsabal an capacitive Tomhas-rèitichte adhair le beàrn:

C = εεₒS / (δₒ-X).

Predictably, bun-fuadach δₒ an tuigsinn, an litir X Tha an aon suim fhuadachadh an truinnsear. An aire! Bho socrach feartan nach eil teann sreathach, mar as trice an ìre sensor an t-seòrsa chleachdadh gus tomhas glè bheag displacements, nach bi nas fhaide na an àireamh 0,1δₒ. Nàdarrach, innealan sin a tha fìor ag iarraidh ann mionaideachd innleadaireachd, far a bheil fiù 's minor mearachdan faodaidh gu math duilgheadasan mòra.

Càite an urrainn iad a chleachdadh?

Raointean de comasach tagradh a tha air leth eadar-mheasgte. Mar sin, ann an cha mhòr a h-uile gnìomhachasan urrainn coinneachadh ri obrachadh, a tha fo smachd le innealan sin. Tha iad air an cleachdadh gus smachd a chumail air an lìonadh air na diofar tancaichean, agus an leaghan a th 'urrainn a bhith, gaseous no particulate (gas sensor).

Chithear cho pailt 'ghnìomhachais agus àbhaisteach daonna obair gnìomhachais nas àirde, nas earbsach agus nas fhasa a dhealbhadh-innealan sin. Bho measgachadh de na comharraidhean, tha iad cho math gun urrainn dhaibh a bhith air an cleachdadh fiù 's anns na h-anabarrach ionnsaigheach a' cumail tancairean ola.

Cuideachd, 'capacitive sensor a dh'fhaodadh a bhith air a chleachdadh mar crìoch chur air a' ghiùladair loidhne no inneal-saothrachaidh a 'bhùth. Tha e riatanach agus airson a 'chuid as motha ceart positioning de dhiofar dhòighean.

faisg sensaran

Ach a-nis ann an iarrtas mòr faisg sensaran, a tha air a dhèanamh dìreach an aon prionnsabal. Tha an raon iad a 'cleachdadh' S e fiù 's nas fharsainge. Tha seo air sgàth an sgillinn cosgais innealan a dh'fhaodas a bhith ag obair ann an cha mhòr a h-uile seòrsa gnìomhachas. Ach, tha àbhaisteach gnìomhachas an seo far a bheil seòrsa uidheamachd a tha a 'chuid as mòr-chòrdte:

• Smachd air an lionn-lìonadh follaiseach crogain a dhèanamh de phlastaig no glainne.
• A coltach ghnìomh a tha a 'cluich leotha ann an dèanamh de bhiadh bathar (clann nam measg), far a bheil an deireadh a' ghnothaich a tha a phacaigeadh ann am botail a dhèanamh de stuthan follaiseach. Air an aon prionnsabal a tha stèidhichte agus an obair na Bale mar capacitive connadh sensor.
• Airson sùil a chumail cunnartach sgìrean, far a ghabhas dèanamh briste uèir lùbach.
• Smachd a chumail air Cluicheadairean àiteachan far a bheil an giùlan crios-siubhail a dh'fhaodadh a bhith air a mhilleadh.
• Fa leth a 'riaghladh an seòrsa bathair a-mach (iompachadh canastairean, botail, pacaidh).

Chan iongnadh, tha na h-innealan dealanach as cumanta ann an mionaideachd innleadaireachd, cumhachd agus iomadh rud eile gnìomhachasan caochladh sensaran.

inclinometers

Dh'innealan a tha air a bhith cumanta ann a-mhàin an ìre mhath o chionn beagan bhliadhnaichean tha beag meud-capacitive inclinometer 'toirt sgaoilidh dealain toradh chomharran aig a bheil meud tha e dìreach co-roinneil a' cheàirn sensor chleachdadh.

As cumanta mòr achadh cleachdadh na h-innealan sin: àrd-ùrlar an t-siostam co-thaobhadh, rùn a 'deflection agus deformation de dhiofar sheòrsachan taic theicnigeach sailean, a thuilleadh air an dearbh smachd air rathad, rèile Àireamh a' claonadh aig ìre an togail.

Os bàrr, a 'cleachdadh innealan sin co-dhùnadh air an rolla trom làraidhean agus carbadan eile, elevators agus gnìomhachais excavators agus dearbhadh dè an ìre de angular àiteach airson àiteachais agus innealan gnìomhachais sònraichte mòr.

Fìor cudromach capacitive sensaran connadh ìre ann an gnìomhachas na h-ola. Tha iad a 'cleachdadh fiù' s ann an supertankers a ghiùlan ann an aon turas deichean agus na ceudan de mhìltean tunna de ghrinneachadh toraidhean ola. Innealan sin tha iad air leth èifeachdach fiù 's ann gu math pailt cruthachadh condensate agus ìre àrd de duslach riochdachadh sgìre (an aon gas sensor).

Bha iad a 'lorg an cleachdadh ann an tomhas luachan na iomlan is dàimheach sreath ìrean a thuilleadh air an tighead de na dielectric stuth, a tha air leth cudromach ann a h-uile faisg air far a bheil gnìomhachasan dha-rìribh cumhachdach capacitors gan cleachdadh.

Tha a 'phrìomh buannachdan capacitive sensaran

Bu chòir a thoirt fa-near gun robh an capacitive sensor Tha iomadh buannachd an coimeas ri coltach innealan a tha air a stèidheachadh air prionnsapalan caran eadar-dhealaichte. Nach liosta de na prìomh bhuannachdan de na Laura:

• Ann ann an saothrachadh, tha iad anabarrach sìmplidh. A thuilleadh air sin, a 'chuid as sìmplidh agus saor stuthan a dh'fhaodar a chleachdadh ann an toradh. Fiù 's capacitive connadh ìre sensaran a chleachdadh ann an petroleum gnìomhachas cudromach rudan a tha air leth meud beag a tha an ìre as ìsle a ghabhas caitheamh lùth dealain. Le sin uile, feartan, tha iad eadar-dhealaichte sàr-ìre de cugallachd, a tha gu tric unattainable airson an tuilleadh innealan daor.
• Ann am prionnsabal, faodaidh e bhith capacitive sensor le ur làmhan, a 'cleachdadh mar ionad sam bith tuilleadh no nas lugha earbsach agus sàr-gnìomhachais capacitor.
• Tha fios gu bheil iad (glè ainneamh an cleachdadh làithreach collector), a tha air leth buannachdail don obair ann an cor àrd duslach agus taiseachd.
• uabhasach fada seirbheis beatha, an t-aonad a 'stiùireadh tric ri "air ais" aca cosgais ìseal. Mar sin, an capacitive sensor (a 'phrìs a tha ann an raon rubles 1200-1700) anabarrach prothaideach togail.
• Airson gluasad a 'movable cuibhrionn an uidheam a tha a dhìth a dhèanamh iongnadh beag oidhirp.
• Tha an uidheam tha e glè shoirbh a mheasgachadh le cha mhòr a h-uile seòrsa uidheamachd a tha air a chleachdadh a-mhàin ann an obair gnìomhachais.

àicheil a thaobhan

Gu mì-fhortanach, gach capacitive sensor tha sònraichte drawbacks, a tha gu ìre duilghe a 'tòiseachadh a' cleachdadh an seòrsa seo de uidheam. Tha sinn a 'ainmich iad ann am barrachd mionaideachd:

• iompachadh bhàillidh (i.e., sgaoilidh) a tha an ìre mhath ìosal.
• Tarsainn meud agus sìmplidheachd dealbhadh a 'cur ris an fhìrinn gu bheil an ainmeachadh gu math àrd iarrtasan air càileachd an sgrìonadh innealan.
• Math capacitive ìre sensor (agus eile tomhais ionnstramaidean) a 'ruith gu h-èifeachdach a-mhàin aig tricead mòran nas àirde na an ìre luach 50 Hz.

Sanasan cudromach

Ach, a h-uile nach 'eil sin cho dona. Tha mòran luchd-dèanaimh a 'sireadh sàr dhìonadh feartan an sensaran le bhith a' dèanamh atharrachaidhean beaga ann an structar aca. Mar airson an tricead a chleachdadh, ann an cleachdadh iad a 'sealltainn toraidhean fìor mhath ann an bitheanta gnìomhachais luach 400 Hz.

Tha sinn mu thràth a 'bruidhinn mun dìlseachd don bunaiteach foirmle a-mhàin ma faighneachd oir buaidh. Ach tha e feumail fios a bhith agad gun urrainn dha-rìribh a tha droch bhuaidh a mhàin ann an tachartas gu bheil an astar eadar na dielectric truinnsearan coimeas a dhèanamh eadar iad fhèin meud. Os bàrr, an droch bhuaidh a dh'fhaodas a bhith gu ìre mhòr bhrigh dìreach a bhith a 'cleachdadh an fhreiceadain fàinne. Anns a 'chùis seo, a' bhuaidh a chrìch buaidhean nach urrainn gluasad math a chleachdadh taobh a-muigh na truinnsearan.

A-rithist, tha sinn a 'toirt fa-near gu bheil an aon Brùthadh sensaran a tha air a chomharrachadh le iongantach sìmplidheachd, a leigeas leat a chruthachadh mìorbhaileach seasmhach, maireannach agus prìs ìseal structar. Ma tha thu ceart a thaghadh geoimeatrach a chleachdadh dielectric tomhasan a thathar a 'cleachdadh ann an dèanamh a leithid sin de stuthan capacitor chan urrainn gu h-àraidh draghail.

Mar sin, gu ceart a 'togail suas an meatailt stampa airson an dèanamh an sensor taigheadas, tha e fiù' s pragtaigeach neonitheach làidir Teòthachd atharrachaidhean a dh'fhaodadh a bhith ann mar thoradh air atharrachadh ann an capacitance an uidheam agus a uireasbhach leughaidhean. Gu dearbh, chan eil seo obviate an fheum a tha a 'coileanadh mionaideach iomallach Brùthadh sensaran agus eile leithid taisbeanairean ionnsaigheach àrainneachd. A dh'aindeoin an simplidheachd, àrd Taiseachd agus àrd-ìrean de rèididheachd a dh'fhaodadh droch bhuaidh air an earbsachd an uidheam.

seòrsachadh sensaran

Chleachdadh ann pròiseasan gnìomhachais airson an riochdachaidh a 'leigeil leat roinn h-uile seòrsa sensaran a dhèanamh ann an dà buidhnean mòra: odnoemkostnye agus dvuhemkostnye. Tha an dàrna seòrsa a roinn ann an eadar-dhealachadh agus poludifferentsialnye. Nach beachdachadh orra ann am barrachd mionaideachd.

Odnoemkostny inneal. Anns a 'chùis seo an capacitive sensor cuairt air leth sìmplidh, bhon a' phrìomh phàirt as motha a tha cumanta le capacitor caochlaideach capacitance. Gu mì-fhortanach, fiù 's beagan a barrachd Taiseachd agus teòthachd a bhith air neo-mhearachdachd nan comharraidhean fìor bhuaidh. Air sgàth seo, tha diofar sensaran tric malfunction. Airson bhrigh meud an leithid de mhearachdan, tha e riatanach a bhith a 'cleachdadh structar eadar-dhealaichte.

Dvuhemkostny sensor. Gu dearbh, tha e dìreach a leithid iomadaichte structar. Tha e tric 'sa ghabhas gus coinneachadh ri capacitive ìre sensor Tha an dèanamh le leithid a sgeama. Innealan sin air an lìbhrigeadh bho na prìomh drawbacks na modail roimhe, ach tha laigsean aca fhèin. Tha a 'mhòr-chuid ana-cothrom a tha air an fheum a bhith a' cleachdadh dà no trì uèirichean shielded eadar an t-inneal fhèin agus air an uachdar, a chionn a-mhàin san dòigh seo faodaidh smachd a chumail air mar a theirear faoighiche capacitance.

Ach, gu math ionnsaichte sgeama capacitive sensaran sa chùis seo, tha e furasta a leigeil seachad, oir ann an tilleadh faigh thu math ceart agus mothachail inneal.

togail sensaran Specificity

Ann an iomadh cùis (bho dealbhadh sealladh) a 'cruthachadh a leithid innealan a tha na dhuilgheadas. Tha seo gu sònraichte fìor nuair a tha thu ag iarraidh a chruthachadh sensor le caochlaideach ìrean comais. Ach, a 'sealltainn gun robh mòran de na duilgheadasan a tha a' fuasgladh cha mhòr gu tur neo-mhearachdach calibration agus coileanadh àrd a 'cleachdadh stuthan ann an toradh. As tric seo duilgheadasan le riochdairean dvuhemkostnyh sensaran.

Anns an fharsaingeachd, specificity an seòrsa seo de innealan tomhas a tha sin faodaidh iad a bhith air an riochdachadh mar dimensionless co-mheas de dhà corporra meudan (crogain) aig a bheil an dearbh corporra a chur an cèill agus brìgh. Mar sin faodaidh iad a bhith sàbhailte ris an cante "probes an dàimh." Tha brath innealan sin (dhaibh mhòr plus!) Is gun robh iad san fharsaingeachd nach urrainn a bhith ann an dealbhadh aice cuid ìre ceumannan a fhuarachadh cur ri earbsachd ann an da-rìribh an suidheachaidhean fìor is cumhaichean.

Sreathach de charactaran encoders

A h-uile neo-dealain luachan, a tha gu tric a dhìth gus smachd a chumail ann an gnìomhachais-àrainneachd, tha e air leth eadar-mheasgte agus multifaceted. Tha pàirt cudromach de na ceumannan a tha fo ùmhlachd do teann smachd, agus a 'dèanamh angular sreathach gluasadan eadhon diofar sheòrsaichean uachdar ann an àite. Ma tha thu a 'cleachdadh capacitor a bheil dìreach èideadh dealain achadh ann am beàrn, chan eil e cho doirbh a dhèanamh eileagtronaigeach sensaran a dhà de na leanas seòrsa:

• Anns a 'sgìre an electrodes caochlaideach.
• Tha an fheadhainn aig a bheil caochladair a 'bheàrn eadar an electrodes.

Tha e furasta a thuigsinn gu bheil a 'chiad seòrsa a tha freagarrach airson a' mhòr-chuid 'stèidheachadh a' gluasad uabhasach mòr, nuair a chleachdas an dàrna diofar Faodar Mhothaich eadhon cuid de bhuidheann gluasad ann an àite, an luach a tha co-ionnan ri ach beagan microns!

Sensaran airson co-dhùnadh an angular àiteach

Anns an fharsaingeachd, le bhith a 'dealbhadh agus adhbhar, tha iad cha mhòr buileach co-ionann ri roimhe conaltraidh seòrsa. Tha e coltach dh'fhoillsich ann gu bheil an sensaran tha electrodes de caochlaideach sgìre a bu chòir a chleachdadh cuideachd airson tomhasan nas motha agus le caochlaideach astar eadar electrodes fhèin - beag. Mar as trice, leithid innealan air an dèanamh ioma-roinneil, le cothrom an sgìre ag atharrachadh a 'capacitor truinnsearan.

Gus seo a choileanadh, a 'chiad electrode ceangailte ris an movable chas ann an cuartachadh a dh'atharraicheas e suidheachadh aige an coimeas ri an dàrna atharrachadh sgìre a' toirt a 'dùblachadh na dielectric truinnsearan ann an capacitor. Nàdarrach, nuair a tha e air a chlàradh atharrachadh ann capacitance.

toraidhean

Mar sin a bhruidhinn sinn air an bunaiteach air feartan de an ìre de ionnsramaid, ionnsachadh mu na sgìrean aca iarrtais, mu na feartan dealbhaidh, prionnsapal an gnìomh agus a ghabhas fuasglaidhean teicnigeach. Mar a thuigeas sibh bho artaigil, bitheantas de capacitive sensaran agus an leth àrd measail tha stèidhichte air fìor tharraingeach prìs leithid innealan agus seirbheis fhada beatha doirbh fiù 's fo na h-àrainneachd.

Tha seo uile a tha comasach taing gu bheil, bho feumail sealladh, sin uile meatair a mhàin a tha an ìre capacitors, a tha air a chomharrachadh le rudeigin annasach dòigh-iarrtas aca. Ach, faodaidh tu faighinn a-mach agus do shon fhèin, a-rithist a 'coimhead air na foirmlean matamataigeach a tha an ìre mhath a' nochdadh na prionnsabalan Kip obair.