Как работят капацитивните сензори
Капацитивните сензори използват различни видове кондензатори като сензорни елементи. Поради промяната в измерената стойност, капацитетът на кондензатора ще се промени. Чрез измервателната верига промяната в капацитета може да се преобразува в изходен електрически сигнал. Чрез измерване на големината на електрическия сигнал може да се прецени измерената величина. Това е основният принцип на работа на капацитивните сензори.
Предимства на капацитивните сензори
1. Добра температурна стабилност
Стойността на капацитета на капацитивния сензор обикновено не зависи от материала на електрода, което е благоприятно за избора на материали с ниски температурни коефициенти и има малко влияние върху стабилността поради много малкото генериране на топлина. Сензорът за съпротивление има загуба на мед, което е лесно за генериране на нулев дрейф поради генериране на топлина.
2. Проста структура
Капацитивният сензор има проста структура, лесен е за производство и осигурява висока точност и може да бъде направен много малък, за да се постигнат някои специални измервания; може да работи в тежки среди като висока температура, силно излъчване и силни магнитни полета и може да издържи на големи температури Промяна, издържа на високо налягане, силно въздействие, претоварване и др.; може да измерва ултра{0}}висока температура и ниска разлика в налягането, както и да измерва магнитна работа.
3. Добра динамична реакция
Поради малкото електростатично привличане между електродните плочи (около няколко 10(-5)N), капацитивният сензор изисква много малко енергия, а подвижната му част може да бъде направена много малка и тънка, тоест масата е много светлина, така че естествената му честота е висока, динамичното време за реакция е кратко и може да работи на честоти от няколко мегахерца, което е особено подходящо за динамични измервания. И поради малката си диелектрична загуба, тя може да се захранва с по-висока честота, така че системата работи с висока честота. Може да се използва за измерване на бързо променящи се параметри.
4. Без-безконтактно измерване и висока чувствителност
Без-безконтактно измерване на вибрации или ексцентриситет на въртящите се валове, радиален луфт на малки сачмени лагери и др. Когато се използва без-безконтактно измерване, капацитивният сензор има ефект на усредняване, което може да намали влиянието на грапавостта на повърхността на детайла при измерването.
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.
Недостатъци на капацитивните сензори
1. Висок изходен импеданс и лош товароносимост.
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. Паразитният капацитет има голямо влияние.
Първоначалният капацитет на капацитивния сензор е много малък, докато капацитетът на водещия кабел, свързващ сензора и електронната верига, паразитният капацитет на електронната верига и капацитетът, образуван от капацитивната плоча и околните проводници, са относително големи. Наличието на паразитен капацитет не само намалява чувствителността на измерване, но също така причинява нелинеен изход. Тъй като паразитният капацитет се променя произволно, сензорът е в нестабилно работно състояние, което се отразява на точността на измерване.