Pasuje do czujnika ciśnienia oleju Cummins L10 N14 M11 4921485

Pojemnościowy czujnik położenia

1. Pojemnościowy czujnik położenia to bezdotykowy czujnik położenia, który zwykle składa się z trzech części: obszaru detekcji, warstwy ochronnej i powłoki. Potrafią zmierzyć dokładną pozycję celu, ale tylko samego obiektu. Jeśli mierzony obiekt nie przewodzi, nadal warto zmierzyć jego grubość lub gęstość.

2. Podczas pomiaru obiektu przewodzącego sygnał wyjściowy nie ma nic wspólnego z materiałem obiektu, ponieważ w przypadku pojemnościowego czujnika przemieszczenia wszystkie przewodniki są tą samą elektrodą. Ten rodzaj czujnika jest stosowany głównie w napędach dyskowych, technologii półprzewodnikowej i precyzyjnych pomiarach przemysłowych, ale wymaga bardzo dużej dokładności i charakterystyki częstotliwościowej. W przypadku pomiaru materiałów nieprzewodzących pojemnościowe czujniki położenia są zwykle używane do wykrywania etykiet, powłok i pomiaru grubości papieru lub folii.

3. Pierwotnie do pomiaru odległości przemieszczenia liniowego używano pojemnościowego czujnika położenia w zakresie od kilku milimetrów do kilku nanometrów, a pomiar odbywał się przy użyciu elektrycznych charakterystyk przewodności. Zdolność obiektu do gromadzenia ładunku nazywa się pojemnością. Typowym urządzeniem kondensatorowym do przechowywania ładunku jest kondensator płytkowy. Pojemność kondensatora płytkowego jest wprost proporcjonalna do powierzchni elektrody i stałej dielektrycznej oraz odwrotnie proporcjonalna do odległości między elektrodami. Dlatego też, gdy zmienia się odległość między elektrodami, zmienia się również pojemność. Krótko mówiąc, pojemnościowy czujnik położenia wykorzystuje tę cechę do pełnego wykrywania położenia.

4. Typowy pojemnościowy czujnik położenia zawiera dwie metalowe elektrody, których dielektrykiem jest powietrze. Jedna elektroda czujnika to metalowa płytka, a druga elektroda kondensatora składa się z przewodzącego obiektu, który ma zostać wykryty. Kiedy napięcie zostanie przyłożone pomiędzy płytkami przewodzącymi, pomiędzy płytkami powstaje pole elektryczne, a obie płytki przechowują odpowiednio ładunki dodatnie i ładunki ujemne. Pojemnościowy czujnik położenia zwykle przyjmuje napięcie prądu przemiennego, co powoduje, że ładunek na płytce regularnie zmienia polaryzację, więc zmianę położenia celu można wykryć mierząc pojemność między dwiema płytkami.

5. Pojemność zależy od odległości między płytkami, stałej dielektrycznej dielektryka i odległości między płytkami. W większości czujników powierzchnia i stała dielektryczna płytki elektrody nie ulegną zmianie, jedynie odległość będzie miała wpływ na pojemność pomiędzy elektrodą a obiektem docelowym. Dlatego zmiana pojemności może pokazać położenie docelowe. Dzięki kalibracji sygnał napięcia wyjściowego czujnika ma liniową zależność od odległości między płytką detekcyjną a celem. To jest czułość czujnika. Odzwierciedla stosunek zmiany napięcia wyjściowego do zmiany położenia. Jednostką jest zwykle 1 V/mikron, co oznacza, że ​​napięcie wyjściowe zmienia się o 1 V co 100 mikronów.

6. Po przyłożeniu napięcia do przestrzeni detekcji na wykrytym obiekcie zostanie wygenerowane rozproszone pole elektryczne. W celu ograniczenia zakłóceń dodawana jest warstwa ochronna. Przykłada tę samą siłę elektromotoryczną na obu końcach obszaru detekcji, aby zapobiec wyciekowi pola elektrycznego w przestrzeni detekcji. Przewodniki znajdujące się poza innymi obszarami detekcji będą tworzyć pole elektryczne z warstwą ochronną i nie będą zakłócać pola elektrycznego pomiędzy celem a obszarem detekcji. Dzięki warstwie ochronnej pole elektryczne w obszarze detekcji ma kształt stożkowy. Rzutowany obszar pola elektrycznego emitowanego przez elektrodę detekcyjną jest o 30% większy niż obszar detekcji. Dlatego obszar średnicy wykrywanego obiektu musi być co najmniej o 30% większy niż obszar detekcji czujnika.