Емкостной датчик

Емкостные датчики уровня жидкости

Емкостные датчики уровня жидкости предназначены для контроля уровня различных видов жидких веществ с помощью измерения диэлектрической проницаемости.

Модельный ряд емкостных датчиков для жидких продуктов

Емкостные датчики уровня жидких продуктов выпускаются в различных вариантах.

Для работы в разных условиях подбирается датчик с необходимой формой и размером чувствительного элемента, конструкцией и размером корпуса.

Модели также отличаются по типу установки и могут быть предназначены для встраивания в стенки или крышку резервуара, размещения рядом с емкостью, в подвесном варианте и других.

Область применения емкостных датчиков уровня жидкости

Благодаря совместимости с различными жидкостями емкостные датчики уровня имеют широкие возможности применения в промышленности:

в сельском хозяйстве для работы с системами полива, жидкими удобрениями, горюче-смазочными материалами для спецтехники,
в отраслях пищевой промышленности для контроля всех видов жидкостей: молока, напитков, минеральной и питьевой воды, пива, алкоголя и других,
в нефтехимической промышленности для контроля уровня нефти, нефтепродуктов, бензина, масла, ГСМ,
в фармацевтической отрасли для контроля производства различных жидких препаратов,
в теплоэнергетике, металлургии, горнодобывающей отрасли для контроля уровня воды, в том числе подземных вод, жидких материалов,
в системах производства, хранения воды, в системах водоснабжения, водоотведения, канализации различных предприятий.

Назначение датчиков уровня жидкости емкостного типа

Применение емкостных датчиков уровня жидкости в промышленности позволяет решать различные задачи:

измерение уровня жидких продуктов,
поддержание заданного уровня в емкости или трубе,
контроль прохождения продукта по трубе,
контроль наполнения тары жидкостью,
контроль расхода жидких материалов и многие другие.

Помимо этого датчики могут использоваться в рамках промышленных управляющих комплексов и автоматических системах.

Преимущества выбора емкостных датчиков для контроля уровня жидкости

При работе с жидкими продуктами емкостные датчики уровня отличаются рядом преимуществ перед другими устройствами контроля уровня:

совместимость практически с любыми видами жидкостей, включая диэлектрики, опасные продукты, агрессивные вещества,
сниженная восприимчивость к физическим свойствам контролируемого продукта,
возможность работы с резервуарами любых размеров и с трубопроводами,
возможность бесконтактного контроля через резервуары с диэлектрическими стенками (из стекла, фторопласта, оргстекла и.д.),
возможность использования в помещениях с высоким уровнем влажности и запыленности,
простота установки и обслуживания,
повышенный срок эксплуатации,
улучшенная надежность работы и высокая точность измерений,
широкий выбор моделей с возможностью подбора необходимого варианта по форме чувствительного элемента, конструкции корпуса, размерам, типу установки и другим параметрам.

Возможные недостатки емкостных датчиков для жидких веществ

Емкостные датчики для контроля уровня жидкостей имеют некоторые ограничения в работе:

датчики чувствительны к образованию пены на поверхности жидкости,
возможны ложные срабатывания при налипании контролируемого материала, при работе в условиях высокого шанса образования пыли или на улице в условиях осадков,
датчики требовательны к экранированию деталей,
емкостные датчики отличаются более высокой стоимостью по сравнению с другими видами датчиков уровня.

Для снижения негативного влияния перечисленных факторов перед началом работы необходимо провести регулировку чувствительности датчика встроенным потенциометром. При регулировке необходимо учитывать условия рабочей среды, тип контролируемого продукта, а также характеристики резервуара.

Принцип работы емкостного датчика уровня для жидких продуктов

Емкостный датчик уровня жидкости имеет в составе специальный конденсатор, меняющий свою емкость в зависимости от среды, в которую датчик помещен. При этом конденсатор имеет очень высокую чувствительность, позволяющую работать и с веществами с минимальной диэлектрической проницаемостью, а также с диэлектриками.

Работа с датчиком строится следующим образом. Емкостный датчик размещается в резервуаре или трубе, предназначенной для жидкого материала.

В качестве базового значения диэлектрической проницаемости используется проницаемость воздуха.

В момент соприкосновения чувствительного элемента датчика с контролируемым веществом емкость конденсатора меняется, что приводит к срабатыванию датчика, и происходит фиксация уровня.

При необходимости емкостный датчик может проводить измерения уровня без контакта с жидкостью в случае работы с емкостями из материалов-диэлектриков. В этом случае фиксация уровня происходит через стенку или крышку резервуара при достижении жидкостью точки размещения чувствительного элемента датчика.

Источник: https://RusAutomation.ru/datchiki_urovnya/emkostnye-datchiki-urovnya-zhidkosti

Емкостные датчики

ВИКО-Е-051-М18

ВИКО-Е-081-М18

ВИКО-Е-101-М30

ВИКО-Е-151-М30

ПРИМЕНЕНИЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА

Возможно применение емкостных датчиков в пищевой и в химической отраслях промышленности. При этом для исключения непосредственного контакта активной поверхности выключателя с пищевыми продуктами или с химически агрессивными средами, можно рекомендовать использовать защитную диэлектрическую перегородку, изготовленную из соответствующих материалов.

Обнаружение сыпучих материалов	Обнаружение конвейерной продукции
Контроль положения объекта	Обнаружение обрыва бумажной ленты

Минимальная рабочая зона от 0мм
Не требует точной фокусировки
Обнаружение неметаллических объектов
Защита от переполюсовки питающего напряжения
Применяется с жидкостями, сыпучими материалами, вязкими веществами, при конденсате, запылённости
Защиты выхода от индуктивных выбросов (при работе на индуктивную нагрузку)

НАЗНАЧЕНИЕ ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА

Бесконтактный ёмкостной датчик ВИКО-Е представляет электронное устройство, которое обнаруживает как металлические, так и диэлектрические объекты попадающие в зону действия датчика. Датчики применяются в системах контроля уровня жидкости, обнаружения пустых упаковок, подсчёта готовой продукции на автоматических линиях и т.д. Датчик может использоваться в качестве конечного выключателя.

РАБОТА ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА

Активная поверхность ёмкостного выключателя образована двумя металлическими электродами, которые являются обкладками конденсатора. Электроды включены в цепь высокочастотного автогенератора который настроен таким образом, что он не генерирует при отсутствии объекта в рабочей зоне активной поверхности датчика.

При попадании объекта в рабочую зону датчика ёмкость между пластинами возрастает, при этом амплитуда колебаний генератора резко возрастает. Амплитуда колебаний определённого уровня регистрируется оценочной схемой датчика и преобразуется в выходной сигнал.
Ёмкостные датчики обнаруживают металлические объекты и объекты из диэлектриков.

Объекты из металлов из-за их высокой проводимости оказывают наиболее сильное воздействие. Объекты из неметаллов действуют на активную поверхность датчика аналогичным образом, при этом ёмкость связи между электродами генератора повышается. При работе с органическими материалами (древесина, зерно и т.д.

) следует учитывать влажность материала, наличие воды существенно влияет на расстояние срабатывания.

Определения:
Sn – номинальное (условное) расстояние срабатывания. Не учитывает отклонения обусловленные колебаниями напряжения питания, температуры, допуски изготовления, условия применения на конкретном объекте.

Sr – расстояние срабатывания конкретного бесконтактного датчика при номинальном напряжении питания определённой температуре и условиях монтажа.
Sa – гарантированный интервал срабатывания.

Интервал начинающийся от активной поверхности до объекта, внутри которого гарантируется работа датчика в нормальных условиях эксплуатации.

Соотношения между величинами полученные по отношению к стандартному заземлённому объекту воздействия.
Sr = (110 – 90)% Sn; Sa = (70 – 80)% Sn.
Стандартный объект воздействия – квадратная пластина из стали Ст3 толщиной 1мм и стороной равной 3Sn.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ВИКО-Е

Параметр	Ед.изм.	ВИКО-Е-051-М18	ВИКО-Е-081-М18	ВИКО-Е-101-М30	ВИКО-Е-151-М30
Номинальное расстояние срабатывания(Sn)	мм	5	8	10	15
Гарантированное расстояние срабатывания (Sа)	мм	3,6	5,76	7,2	10,8
Расстояние срабатывания (Sr)	мм	4,5-5,5	7,2-8,8	9,0-11,0	13,5-16,5
Частота срабатывания	Гц	50
Тип выхода	NPN NO+NC
Индикация в рабочем режиме	Красный СД
Регулировка чувствительности	есть
Диапазон рабочих напряжений питания	В	DC10-30
Максимальный ток нагрузки	мА	200
Ток потребления	мА	DC12В-8, DC24В-15
Сопротивление изоляции	МОм	50
Диапазон рабочих температур	0C	-25…+70
Степень защиты	IP54
Влажность окружающего воздуха	%

Источник: https://www.meandr.ru/datchik-emkostnoj

Емкостные датчики

Емкостным датчиком именуют преобразователь параметрического типа, в каком изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления.

Области внедрения емкостных датчиков

Вероятные области внедрения емкостных датчиков очень многообразны. Они употребляются в системах регулирования и управления производственными процессами практически во всех отраслях индустрии.

Емкостные датчики используются для контроля наполнения резервуаров водянистым, пылеобразным либо зернистым веществом, как конечные выключатели на автоматических линиях, конвейерах, ботах, обрабатывающих центрах, станках, в системах сигнализации, для позиционирования разных устройств и т. д.

В текущее время более обширное распространение получили датчики приближения (присутствия), которые кроме собственной надежности, имеют широкий ряд преимуществ. Имея сравнимо низкую цена, датчики приближения обхватывают большой диапазон направленности по собственному применению во всех отраслях индустрии. Обычными областями использования емкостных датчиков этого типа являются:

сигнализация наполнения емкостей из пластика либо стекла;
контроль уровня наполнения прозрачных упаковок;
сигнализация обрыва обмоточного провода;
регулирование натяжения ленты;
поштучный счет хоть какого вида и др.

Емкостные датчики линейных и угловых перемещений являются более всераспространенными устройствами, обширно применяемыми в машиностроении и на транспорте, строительстве и энергетике, в разных измерительных комплексах.

Сравнимо новыми устройствами, доведенными до широкого промышленного внедрения в последние годы, стали компактные емкостные инклинометры с электронным выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика..

В качестве главных можно считать последующие области внедрения инклинометров: внедрение в системах горизонтирования платформ, определение величины прогибов и деформаций различного рода опор и балок, контроль углов наклона авто и стальных дорог при их строительстве, ремонте и эксплуатации, определение наклона автомобилей, кораблей и подводных ботов, подъемников и кранов, экскаваторов, сельскохозяйственных машин, определение углового перемещения различного рода крутящихся объектов – валов, колес, устройств редукторов как на стационарных, так и подвижных объектах.

Емкостные датчики уровня находят применение в системах контроля, регулирования и управления производственными процессами в пищевой, лекарственной, хим, нефтеперерабатывающей индустрии. Они эффективны при работе с жидкостями, сыпучими материалами, пульпой, вязкими субстанциями (проводящими и непроводящими), также в критериях образования конденсата, запыленности.

Емкостные датчики также находят применение в разных отраслях индустрии для измерения абсолютного и лишнего давления, толщины диэлектрических материалов, влажности воздуха, деформации, угловых и линейных ускорений и др.

Достоинства емкостных датчиков по сопоставлению с датчиками других типов

Емкостные датчики владеют целым рядом преимуществ по сопоставлению с датчиками других типов. К их плюсам относятся:

простота производства, внедрение дешевых материалов для производства; — малые габариты и вес; — низкое потребление энергии; — высочайшая чувствительность;
отсутствие контактов (в неких случаях – один токосъем);
длинный срок эксплуатации;
потребность очень малых усилий для перемещения подвижной части емкостного датчика;
простота приспособления формы датчика к разным задачкам и конструкциям;

Недочеты емкостных датчиков

К недочетам емкостных датчиков следует отнести:

сравнимо маленький коэффициент передачи (преобразования);
высочайшие требования к экранировке деталей;
необходимость работы на завышенной (по сопоставлению с 50 Гц) частоте;

Но почти всегда можно достигнуть достаточной экранировки за счет конструкции датчика, а практика указывает, что емкостные датчики дают отличные результаты на обширно всераспространенной частоте 400 Гц.

Присущий конденсаторам краевой эффект становится значимым, только когда расстояние меж обкладками сопоставимо с линейными размерами рассматриваемых поверхностей.

Этот эффект можно в некой степени убрать, использую защитное кольцо, позволяющее вынести его воздействие за границы поверхности обкладок, реально применяемой при измерении.

Емкостные датчики замечательны собственной простотой, что позволяет создавать крепкие и надежные конструкции. Характеристики конденсатора зависят только от геометрических черт и не зависят от параметров применяемых материалов, если эти материалы верно подобраны.

Как следует, можно сделать пренебрежимым воздействие температуры на конфигурации площади поверхности и расстояния меж обкладками, верно подбирая марку металла для обкладок и изоляцию для их крепления.

Остается только защищать датчик от тех причин среды, которые могут усугубить изоляцию меж обкладками, – от пыли, коррозии, влажности, ионизирующей радиации.

Ценные свойства емкостных датчиков – малая величина механического усилия, нужного для перемещения его подвижной части, возможность регулировки выхода следящей системы и высочайшая точность работы – делают емкостные датчики неподменными в устройствах, в каких допускаются погрешности только в сотые и даже тысячные толики процента.

Типы емкостных преобразователей и их конструктивные особенности

Обычно емкостный датчик представляет собой тонкий либо цилиндрический конденсатор, одна из обкладок которого испытывает подвергаемое контролю перемещение, вызывая изменение емкости. Пренебрегая краевыми эффектами, можно выразить емкость для плоского конденсатора последующим образом:

где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды, заключенной меж обкладками, S и d – площадь поверхности рассматриваемых обкладок и расстояние меж ними соответственно.

Емкостные преобразователи могут быть применены при измерении разных величин по трем фронтам зависимо от многофункциональной связи измеряемой неэлектрической величины со последующими параметрами:

переменной диэлектрической проницаемостью среды ε;
площадью перекрытия обкладок S;
изменяющимся расстоянием меж обкладками d.

В первом случае емкостные преобразователи можно использовать для анализа состава вещества, так как диэлектрическая проницаемость является функцией параметров вещества.

При всем этом естественной входной величиной преобразователя будет состав вещества, заполняющего место меж пластинами.

В особенности обширно емкостные преобразователи этого типа используются при измерении влажности жестких и водянистых тел, уровня воды, а так же определения геометрических размеров маленьких объектов.

Почти всегда практического использования емкостных преобразователей их естественной входной величиной является геометрическое перемещение электродов относительно друг дружку. На базе этого принципа построены датчики линейных и угловых перемещений, приборы измерений усилий, вибраций, скорости и ускорения, датчики приближения, давления и деформации (экстензометры).

Читайте также: Интерфейс 1-wire

Систематизация емкостных датчиков

По методу выполнения все емкостные измерительные преобразователи можно поделить на одноемкостные и двухъемкостные датчики. Последние бывают дифференциальными и полудифференциальными.

Одноемкостный датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. К его минусам относится существенное воздействие наружных причин, таких как влажность и температура. Для компенсации обозначенных погрешностей используют дифференциальные конструкции.

Недочетом таких датчиков по сопоставлению с одноемкостными является необходимость как минимум 3-х (заместо 2-ух) экранированных соединительных проводов меж датчиком и измерительным устройством для угнетения так именуемых паразитных емкостей.

Но этот недочет окупается значимым увеличением точности, стабильности и расширением области внедрения таких устройств.

В неких случаях дифференциальный емкостный датчик сделать проблемно по конструкторским суждениям (в особенности это относится к дифференциальным датчикам с переменным зазором).

Но если и при всем этом примерный конденсатор расположить в одном корпусе с рабочим, выполнить их по способности схожими по конструкции, размерам, используемым материалам, то будет обеспечена существенно наименьшая чувствительность всего устройства к наружным дестабилизирующим воздействиям.

В таких случаях можно гласить о полудифференциальном емкостном датчике, который, как и дифференциальный, относится к двухъемкостным.

Специфичность выходного параметра двухъемкостных датчиков, который представляется как безразмерное соотношение 2-ух размерных физических величин (в нашем случае – емкостей), дает основание называть их датчиками дела. При использовании двухъемкостных датчиков измерительное устройство может вообщем не содержать примерных мер емкости, что содействует увеличению точности измерения.

Датчики линейных перемещений

Неэлектрические величины, подлежащие измерению и контролю, очень многочисленны и многообразны. Значительную их часть составляют линейные и угловые перемещения. На базе конденсатора, у которого электронное поле в рабочем зазоре умеренно, могут быть сделаны конструкции емкостных датчиков перемещения 2-ух главных типов:

с переменной площадью электродов;
с переменным зазором меж электродами.

Довольно разумеется, что 1-ые более комфортны для измерения огромных перемещений (единицы, 10-ки и сотки мм), а 2-ые – для измерения малых и сверхмалых перемещений (толики мм, микрометры и наименее).

Датчики угловых перемещений

Емкостные измерительные преобразователи угловых перемещений подобны по принципу деяния емкостным датчикам линейных перемещений, при этом датчики с переменной площадью также более целесообразны в случае не очень малых диапазонов измерения (начиная с единиц градусов), а емкостные датчики с переменным угловым зазором могут с фуррором употребляться для измерения малых и сверхмалых угловых перемещений. Обычно для угловых перемещений употребляют многосекционные преобразователи с переменной площадью обкладок конденсатора.

В таких датчиках один из электродов конденсатора крепится к валу объекта, и при вращении сдвигается относительно недвижного, меняя площадь перекрытия пластинок конденсатора. Это в свою очередь вызывает изменение емкости, что фиксируется измерительной схемой.

Инклинометры

Инклинометр (датчик наклона) представляет собой дифференциальный емкостной преобразователь наклона, включающий в себя чувствительный элемент в форме капсулы.

Устройство емкостного инклинометра

Капсула состоит из подложки с 2-мя планарными электродами 1, покрытыми изолирующим слоем, и герметично закрепленным на подложке корпусом 2.

Внутренняя полость корпуса отчасти заполнена проводящей жидкостью 3, которая является общим электродом чувствительного элемента. Общий электрод образует с планарными электродами дифференциальный конденсатор.

Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора, которая линейно находится в зависимости от положения корпуса в вертикальной плоскости.

Инклинометр спроектирован так, что имеет линейную зависимость выходного сигнала от угла наклона в одной – так именуемой рабочей плоскости и фактически не изменяет показания в другой (нерабочей) плоскости, при всем этом его сигнал слабо находится в зависимости от конфигурации температуры. Для определения положения плоскости в пространстве употребляется два, расположенных под углом 90° друг к другу инклинометра.

Компактные инклинометры с электронным выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика, являются сравнимо новыми устройствами.

Их высочайшая точность, маленькие размеры, отсутствие подвижных механических узлов, простота крепления на объекте и низкая цена делают целесообразным использовать их не только лишь в качестве датчиков наклона, да и подменять ими угловые датчики, при этом не только лишь на стационарных, да и на подвижных объектах.

Емкостные датчики уровня воды

Емкостной преобразователь для измерения уровня непроводящей воды представляет собой два параллельно соединенных конденсатора

Датчики давления

Одной из главных конструкций емкостного преобразователя давления является одностаторная, которая применяется для измерения абсолютного давления.

Таковой датчик состоит из железной ячейки, разбитой на две части туго натянутой плоской железной диафрагмой, с одной стороны которой размещен недвижный изолированный от корпуса электрод.

Электрод с диафрагмой образуют переменную емкость, которая включена в измерительную схему. Когда давление по обеим сторонам диафрагмы идиентично, датчик сбалансирован.

Изменение давления в одной из камер деформирует диафрагму и изменяет емкость, что фиксируется измерительной схемой.

В двухстаторной (дифференциальной) конструкции диафрагма перемещается меж 2-мя недвижными пластинами в одну из 2-ух камер подается опорное давление, что обеспечивает прямое измерение дифференциального (лишнего либо разностного) давления с меньшей погрешностью.

Источник: http://elektrica.info/emkostny-e-datchiki/

Электронные датчики

ЕМКОСТНЫЕ – ИНДУКТИВНЫЕ – ОПТИЧЕСКИЕ

Электронные датчики (измерители) – важная составляющая в автоматизации любых технологических процессов и в управлении различными машинами и механизмами. С помощью электронных устройств можно получить полную информацию о параметрах контролируемого оборудования.

Принцип работы любого электронного датчика построен на преобразовании контролируемых показателей в сигнал, который передается для дальнейшей обработки управляющим устройством. Возможно измерение любых величин – температуры, давления, электрического напряжения и силы тока, силы света и других показателей.

Популярность электронных измерителей обуславливается рядом конструкционных особенностей, в частности возможно:

передать измеряемые параметры на практически любое расстояние;
преобразовать показатели в цифровой код для достижения высокой чувствительности и быстродействия;
осуществлять передачу данных с максимально высокой скоростью.

По принципу действия электронные датчики разделяют на несколько категорий в зависимости от принципа действия. Одними из самых востребованных считаются:

емкостные;
индуктивные;
оптические.

Каждый из вариантов обладает определенными преимуществами, которые определяют оптимальную сферу его применения. Принцип работы любого типа измерителя может различаться в зависимости от конструкции и используемого контролирующего оборудования.

Емкостные датчики

Принцип работы электронного емкостного датчика построен на изменении емкости плоского или цилиндрического конденсатора в зависимости от перемещения одной из обкладок.

Также учитывается такой показатель как диэлектрическая проницаемость среды между обкладок.

Одно из преимуществ подобных устройств – очень простая конструкция, которая позволяет достичь хороших показателей прочности и надежности.

Также измерители этого типа не подвержены искажениям показателей при перепадах температуры. Единственно условие для точных показателей – защита от пыли, влажности и коррозии.

Емкостные датчики широко используются в самых разнообразных отраслях. Простые в изготовлении приборы отличаются низкой себестоимостью производства, при этом обладают длительным сроком эксплуатации и высокой чувствительностью.

В зависимости от исполнения устройства делятся на одноемкостные и духъемкостные. Второй вариант более сложен в изготовлении, но отличается повышенной точностью измерений.

Область применения.

Наиболее часто емкостные датчики используют для измерения линейных и угловых перемещений, причем конструкция устройства может различаться в зависимости от метода измерения (меняется площадь электродов, либо зазор между ними). Для измерения угловых перемещений используют датчики с переменной площадью обкладок конденсатора.

Также емкостные преобразователи используют для измерения давления. Конструкция предусматривает наличие одного электрода с диафрагмой, которая под действием давления изгибается, меняя емкость конденсатора, что фиксируется измерительной схемой.

Таким образом, емкостные измерители могут использоваться в любых системах управления и регулирования. В энергетике, машиностроении, строительстве обычно используют датчики линейных и угловых перемещений. Емкостные преобразователи уровня наиболее эффективны при работе с сыпучими материалами и жидкостями, и часто используются в химической и пищевой промышленности.

Электронные емкостные датчики применяются для точного измерения влажности воздуха, толщины диэлектриков, различных деформаций, линейных и угловых ускорений, гарантируя точность показателей в самых разных условиях.

В начало

Индуктивные датчики

Бесконтактные индуктивные датчики работают по принципу изменения показателя индуктивности катушки с сердечником. Ключевая особенность измерителей данного типа – они реагируют только на изменение местоположения металлических предметов. Металл оказывает непосредственное влияние на электромагнитное поле катушки, что приводит к срабатыванию датчика.

Таким образом, с помощью индуктивного датчика можно эффективно отслеживать положение металлических предметов в пространстве. Это позволяет использовать индуктивные измерители в любой отрасли промышленности, где требуется наблюдение за положением различных конструктивных элементов.

Одна из интересных особенностей датчика – электромагнитное поле изменяется по-разному, в зависимости от вида металла, это несколько расширяет сферу применения устройств.

Индуктивные датчики обладают рядом преимуществ, из которых отдельного внимания заслуживает отсутствие подвижных частей, что существенно повышает надежность и прочность конструкции. Также датчики можно подключать к промышленным источникам напряжения, а принцип работы измерителя гарантирует высокую чувствительность.

Индуктивные датчики изготавливают в нескольких форм-факторах, для максимально удобной установки и эксплуатации, например двойные измерители (две катушки в одном корпусе).

Область применения.

Сфера использования индуктивных измерителей – автоматизация в любой сфере промышленности. Простой пример – устройство можно использовать в качестве альтернативы концевому выключателю, при этом будет увеличена скорость срабатывания. Датчики выполняют в пылевлагозащитном корпусе для эксплуатации в самых сложных условиях.

Устройства можно использовать для измерения самых различных величин – для этого используют преобразователи измеряемого показателя в величину перемещения, которая и фиксируется устройством.

В начало

Оптические датчики

Бесконтактные электронные оптические датчики – один из самых востребованных типов измерителей в отраслях промышленности, где требуется эффективное позиционирование любых объектов с максимальной точностью.

Принцип работы данного типа измерителей построен на фиксации изменения светового потока, при прохождении через него объекта. Самая простая схема устройства это излучатель (светодиод) и фотоприемник, преобразующий световое излучение в электрический сигнал.

В современных оптических измерителях используется современная электронная система кодирования, позволяющая исключить влияние посторонних источников света (защита от ложных срабатываний).

Конструктивно, оптические измерители могут выполняться как в отдельных корпусах для излучателя и приемника, так и в одном, в зависимости от принципа работы устройства и области его применения. Корпус дополнительно обеспечивает защиту от пыли и влаги (для работы при низких температурах используют специальные термокожухи).

Оптические датчики классифицируются в зависимости от схемы работы. Самый распространенный тип – барьерный, состоящий из излучателя и приемника, расположенных строго напротив друг друга. Когда постоянный световой поток прерывается объектом, устройство подает соответствующий сигнал.

Второй востребованный тип – диффузный оптический измеритель, в котором излучатель и фотоприемник располагаются в одном корпусе. Принцип действия основан на отражение луча от объекта. Отраженный световой поток улавливается фотоприемником, после чего происходит срабатывание электроники.

Третий вариант – рефлекторный оптический датчик. Как и в диффузном измерителе, излучатель и приемник конструктивно выполнены в одном корпусе, но световой поток отражается от специального рефлектора.

Использование.

Оптические датчики широко применяются в системах автоматизированного управления и служат для обнаружения предметов и их пересчета.

Относительно простая конструкция обуславливает надежность и высокую точность измерения.

Кодированный световой сигнал обеспечивает защиту от внешних факторов, а электроника позволяет определять не только наличие объектов, но и определять их свойства (габариты, прозрачность и т.д.).

Широкое распространение оптические устройства получили в охранных системах, где используются в качестве эффективных датчиков движения. Вне зависимости от типа, электронные датчики это лучший вариант для современных систем управления и автоматического оборудования.

Высокая точность и скорость измерения обеспечивают надлежащее функционирование оборудования с минимальными отклонениями. При этом большинство электронных измерителей бесконтактные, что в несколько раз повышает надежность устройств и гарантирует длительный срок эксплуатации даже в сложных производственных условиях.

В начало

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/datchiki_jelektronnye.html

Емкостные датчики

Емкостные датчики получили свое название по принципу действия. Он основывается на изменении емкости конденсатора, выполняющего роль чувствительно элемента при внесении в чувствительную зону объектов. В результате емкостные датчики выдают сигнал.

Он, в свою очередь, преобразуется в конкретные показатели, отражаемые считываемым прибором. Главными преимуществами емкостных датчиков являются высокая степень чувствительности и сравнительно небольшая инерционность.

Устройства позволяют обнаружить как металлические, так и диэлектрические объекты.

Емкостные датчики находят широкое применение во многих промышленных отраслях в системах координирования производственными процессами.

С их помощью удается определить, подсчитать и позиционировать металлические и неметаллические объекты. Емкостные датчики позволяют контролировать уровень заполнения резервуаров жидкостями или сыпучими веществами.

Устройства выполняют функцию выключателя на автоматизированных производственных линиях, конвейерах и т. д.

Компания «ОвенКомплектАвтоматика» предлагает заказать емкостные датчики по стоимости, рекомендованной производителем. Наши специалисты помогут подобрать нужные приборы, а также расскажут об особенностях их монтажа и эксплуатации.

Сделать заказ можно по телефонам +7 (495) 709-79-09, +7 (499) 784-44-80.

Между датчиком и окружающей средой существует электростатическое поле. Датчик работает на определение изменения емкости в этой цепи.

Между окружающей средой и датчиком существует электростатическое поле, при изменении емкости в данном поле (при попадании в поле любого объекта) происходит срабатывание.

При работе с объектами из различных материалов расстояния срабатывания могут уменьшаться, и для предварительных расчетов нужно пользоваться графиком корректировки Srв зависимости от Еr, материала.

Датчик имеет чувствительную поверхность, образованную двумя электродами конденсатора, включенного в цепь обратной связи высокочастотного генератора.

Приближение объекта воздействия из металла или диэлектрика к чувствительной поверхности увеличивает емкость между электродами конденсатора и вызывает увеличение амплитуды колебаний генератора.

При достижении амплитудой генератора порогового значения, схемой управления формируется выходной сигнал электронного ключа датчика, который используется для коммутации электрических цепей и сигнализации.

По способу исполнения все емкостные измерительные преобразователи можно разделить на одноемкостные и двухъемкостные датчики.

Последние бывают дифференциальными и полудифференциальными.

Одноемкостный датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. К его минусам относится значительное влияние внешних факторов, таких как влажность и температура.

Двухъемкостные датчики.

Для компенсации указанных погрешностей применяют дифференциальные конструкции.

Недостатком таких датчиков по сравнению с одноемкостными является необходимость как минимум трех (вместо двух) экранированных соединительных проводов между датчиком и измерительным устройством для подавления так называемых паразитных емкостей. Однако этот недостаток окупается существенным повышением точности, стабильности и расширением области применения таких устройств.

В некоторых случаях дифференциальный емкостный датчик создать затруднительно по конструкторским соображениям (особенно это относится к дифференциальным датчикам с переменным зазором).

Однако если и при этом образцовый конденсатор разместить в одном корпусе с рабочим, выполнить их по возможности идентичными по конструкции, размерам, применяемым материалам, то будет обеспечена значительно меньшая чувствительность всего устройства к внешним дестабилизирующим воздействиям.

В таких случаях можно говорить о полудифференциальном емкостном датчике, который, как и дифференциальный, относится к двухъемкостным.

Специфика выходного параметра двухъемкостных датчиков, который представляется как безразмерное соотношение двух размерных физических величин (в нашем случае – емкостей), дает основание именовать их датчиками отношения. При использовании двухъемкостных датчиков измерительное устройство может вообще не содержать образцовых мер емкости, что способствует повышению точности измерения.

Различные конструктивные исполнения от М12 до Ø55 мм.
Напряжение питания 10…30В DC, 20…250В/20…320В DC/AC.
Материал корпуса: алюминий, пластмасса, нержавеющая сталь, никелированная латунь, фторопласт.
Типовой диапазон температур -25 …+75°С;
Низкотемпературное исполнение -45 … +65°С;
Высокотемпературное исполнение -15 … +105°С
Регулировка расстояния срабатывания.
Наличие задержки срабатывания и/или отключения.
Взрывобезопасные емкостные датчики.
Возможность работы в условиях повышенного давления до 20МПа.
Степень защиты IP67, IP68.

По сравнению с другими датчиками емкостные бесконтактные выключатели обладают

регистрируют электропроводящие и неэлектропроводящие материалы в твердом, порошкообразном или жидком состоянии: стекло, керамику, пластмассу, древесину, бумагу, картон, масло, воду, химические вещества;
работают через неметаллические материалы (например, пластмассу или стекло) при контроле уровня наполнения резервуара.

сравнительно небольшой коэффициент передачи (преобразования);
высокие требования к экранировке деталей;
влияние внешних факторов, таких как влажность и температура
ложные срабатывания, которые могут быть вызваны, например, налипанием материала, технологическими жидкостями, случайным прикосновением оператора к датчику и др.

Источник: http://www.owenkomplekt.ru/emkostnye-datchiki.html

Емкостной датчик уровня топлива на ATMega8A своими руками

Скачать схему, прошивки и примеры печатных плат емкостного датчика уровня топлива.

Знать уровень топлива в баке не только “прикольно”, но иногда жизненно необходимо. В некоторых случаях затруднительно оценить уровень топлива в баке из-за его расположения или недостаточной прозрачности. Для таких случаев и существуют датчики уровня топлива. На сегодняшний день наиболее распространены поплавковые датчики. Принцип работы таких датчиков достаточно прост.

Поплавковый механизм в зависимости от уровня топлива в баке изменяет положение подвижного контакта потенциометра. Показание напряжения на потенциометре измеряются и преобразуются в человекочитаемый вид. Однако не всегда имеется возможность установить поплавковый датчик из-за его габаритов.

Кроме того, в аппаратах, где крен является нормальным состоянием, например, сверхлегкие летательные аппараты, возможен перекос и подклинивание поплавкового механизма. Кроме того, положение бака в наземном и полетном положении может отличаться, что может внести изменения в работу поплавкового механизма. Однако существуют и другие способы измерения уровня топлива.

Я говорю о емкостном датчике топлива. Он особо актуален, если существует необходимость избавится от подвижных частей.

Этот способ основан на измерении электрической емкости датчика, которая, в свою очередь, зависит от уровня топлива. Датчик, с помощью которого измеряется уровень топлива, называют емкостным датчиком уровня топлива. Конструкция датчика достаточно проста и представляет собой не что иное, как конденсатор.

Он состоит из двух обкладок, между которыми существует зазор, который может заполнять топливо. Исполнение датчика может быть в виде двух металлических пластин или вставленных одна в другую трубок.

При этом поверхности двух электродов (обкладок конденсатора) не должны иметь электрического контакта, а промежуток между обкладками должен свободно заполняться топливом при погружении датчика и так же свободно освобождаться при уменьшении уровня топлива.

Поскольку топливо заполняет пространство между обкладками конденсатора (датчика), его емкость изменяется. Этот способ подходит только для жидкостей, не проводящих электрический ток. Таким способом не получится измерить уровень воды. Бензин и другие виды жидкого топлива электрический ток не проводят.

Измеряя электрическую емкость датчика можно оценить уровень топлива в баке. Хотелось бы обратить внимание на некоторые недостатки такого способа измерения. Дело в том, что диэлектрические свойства топлива могут изменяться при изменении химического состава топлива. Т.е.

при смене типа топлива, возможно, придется калибровать прибор. Не смотря на это, такой способ позволяет устанавливать датчик в баке под углом, или даже монтировать в крышку заливной горловины бака. Датчик не имеет подвижных частей, что в некоторых случаях крайне необходимо.

Насколько безопасно помещать электрическую схему в бак? Многих беспокоит этот вопрос. А вдруг искра? Наша схема датчика питается напряжением 5В, а датчик заряжается через резистор в несколько мегаом.

В этих условиях образование искры невозможно. Напряжение в 5В ничтожно мало для возникновения искры пробоя. Кроме того, в баке любого автомобиля уже “плавает” электрический датчик уровня топлива.

Низкие напряжения и токи не могут вызвать искру и возгорание топлива.

Я не ставил перед собой задачу получить супер точный датчик, способный измерить уровня топлива в 1мм и погрешностью в 0,1%, хотя это вполне возможно. Учитывая, что датчик создавался для аппаратов, где топливо в баке будет подвижно, нас вполне устроит бюджетный вариант с погрешностью в 5%.

Немного о конструктивных особенностях. Для уменьшения паразитных емкостей измерительная схема должна находиться в непосредственной близости от датчика. Не допускается подключение датчика к измерительной схеме с помощью проводов более 20 мм.

Другими словами измерительная схема должна быть на датчике, датчик в баке, в то время, как дисплей должен находиться возле человека на некотором расстоянии от бака. Поэтому, конструктивно схема измерения уровня топлива разделена на два модуля – модуль емкостного датчика топлива и модуль отображения.

Эти два модуля связаны между собой тремя проводами по двум из них подается питание к модулю датчика, по третьему – от модуля датчика передаются данные в цифровом виде к модулю отображения.

Это позволило решить вопрос с передачей данных на несколько метров, и дает возможность конструктивно изменять модуль отображения. При этом схему модуля датчика модифицировать не придется.

Схема модуля датчика основана на измерении времени заряда датчика. Чем выше уровень топлива, тем выше емкость датчика, тем больше времени потребуется для заряда датчика (конденсатора). Работает схема следующим образом. Используется встроенный в микроконтроллер ATMega8A аналоговый компаратор.

На вход компаратора PD7 подается половина напряжения питания через резистивный делитель R3,R4. В момент, когда датчик зарядится до этого напряжения, сработает компаратор. На ноге PD6 устанавливается логический «0». Датчик разряжается через резистор R2.

После чего выход PD6 переключается и работает как вход компаратора, запускается таймер, а датчик начинает заряжаться через резистор R1. При достижении напряжения установленного на входе PD7, срабатывает компаратор, таймер останавливается. Показания таймера используются для вычислений.

Для обеспечения стабильности микроконтроллер должен тактироваться кварцем. Чем больше частота, на которой работает контроллер, тем выше точность измерения. В нашей схеме ATMega8A тактируется кварцем 16Мгц.

Измерения выполняются постоянно, усредняются и один раз в секунду отправляются по последовательному порту UART на скорости 9600 в виде числового значения. На этом функции модуля датчика и заканчиваются.

В качестве датчика я использовал две полоски из фольгированного текстолита толщиной 1.5мм размерами: 290×20 мм. Полоски склеены между собой фольга к фольге через небольшие непроводящие прокладки.

Расстояние между пластинами 1.5 мм. Их можно делать практически любой длины. При необходимости можно обрезать. Особо важно обеспечить равномерный зазор между пластинами по всей длине “конденсатора” .

Отображением полученных от модуля емкостного датчика данных занимается модуль отображения. Этот модуль можно спроектировать в соответствии с Вашими требованиями. Данные можно выводить на светодиодную линейку, на дисплей, как в нашем случае, на стрелочный индикатор или любое другое устройство отображения. При необходимости модуль датчика можно подключить к компьютеру через такой переходник.

Модуль отображения работает следующим образом. Данные в числовом виде принимаются от модуля датчика по порту UART на скорости 9600, рассчитываются показания уровня топлива и выводятся на дисплей.

Но для того, чтобы выполнить корректный пересчет, модулю отображения потребуется знать как минимум два значения датчика – числовое показание датчика при пустом баке и числовое показание датчика при полном баке.

Для этого, после установки датчика выполняется процедура калибровки прибора. Модуль отображения запоминает показания при пустом и полном баке, сохраняет в своей энергонезависимой памяти и в соответствии с этими данными выполняет пересчет.

Поскольку от модуля не требуется особого быстродействия, его микроконтроллер ATMega8A работает на частоте 2Мгц от встроенного RC-генератора.

Процедура калибровки прибора: -топливный бак должен быть пуст, прибор выключен -нажмите и удерживайте кнопку -включите питание прибора -отпустите кнопку -на экране появится “SET 0”. Убедитесь, что бак пуст и нажмите кнопку. -на экране появится “SET 100”. Залейте полный бак топлива и нажмите кнопку.

-калибровка завершена.

Источник: http://www.avislab.com/blog/fuel/

Емкостной датчик: устройство и принцип работы. Емкостные датчики: применение

Домашний уют 11 января 2015

Современную промышленность, да и повседневную человеческую деятельность человека тоже, невозможно себе представить без разного рода электронных приборов. Они помогают нам во всем, а некоторые технологические операции без них выполнить вообще не удастся. К таковым “помощникам” следует отнести и емкостной датчик.

Так называют преобразователи, изготовленные по параметрическому типу. Измерение некоего объема такими приборами осуществляется благодаря колебаниям емкостного сопротивления при изменении каких-то важных параметров. Проще говоря, оценивается изменение емкости конденсатора под влиянием каких-то внешних факторов.

Принцип работы емкостного датчика

Вот что такое емкостные датчики. Принцип работы их не так сложен, но для его понимания нужно кое-что знать. Для начала вспомним принцип определения емкости конденсатора. Выражается это действие при помощи следующей формулы:

С= εεₒS/δ.

Данное выражение многим известно из школьного курса физики, но не мешало бы освежить память и вспомнить, что подразумевает каждая из переменных:

S – площадь конденсаторной пластины.
Ε – относительная проницаемость диэлектрического материала, использованного в конструкции конденсатора.
εₒ – так в физике принято обозначать диэлектрическую проницаемость вакуума.
δ – так может обозначаться или толщина пластины диэлектрика, или же расстояние между несколькими слоями материала.

Таким образом, из приведенной формулы следует, что изменить емкость конденсатора легко.

Достаточно как-то подействовать на площадь пластины диэлектрического материала, на расстояние между пластинами или непосредственно на проницаемость использованного при производстве материала.

Соответственно, выбор конкретной величины зависит исключительно от перечня задач, которые конструкторы поставили перед прибором.

Таким образом, можно даже сделать емкостной датчик своими руками, так как с конструктивной точки зрения это – обычный плоский или цилиндрический конденсатор, одна из пластин которого постоянно испытывает контролируемое перемещение в пространстве, что приводит к изменению емкости. Следует помнить, что приведенная выше формула верна только в том случае, если вы полностью пренебрегаете краевыми эффектами. Мы еще поговорим об этом в заключительной части нашей статьи.

Следует знать, что такого рода электронные приборы интенсивно используются для измерения угловых и линейных перемещений предметов, вычисления размеров, прикладываемой работы, влажности, концентрации действующего вещества и прочих характеристик. Что касается конструктивной стороны вопроса, то упомянутые КИПы изготавливают плоскопараллельными, в цилиндрических корпусах, со штыревыми электродами, с прокладкой из диэлектрического материала и вовсе без него.

Вот как функционируют емкостные датчики. Принцип работы некоторых из них нужно знать особенно подробно. В рамках этой статьи мы приведем несколько формул, которые могут оказаться для вас полезными.

Формулы для описания принципа действия некоторых видов датчиков

Датчик уровня с возможным изменением площади диэлектрических пластин может быть довольно легко описан при помощи следующего уравнения:

С= εεₒаХ/δ.

Под «Х» в данном случае понимается длина перекрытия используемых электродов. Соответственно, «а» обозначает ширину пластин самого конденсатора. Нужно заметить, что такие приборы нашли свое применение в самых различных областях промышленности, где их используют для точнейшего измерения угловых величин. Емкость преобразователя в таком случае находят посредством следующего выражения:

С= εεₒ(r₂- r₁)/2δ * (φₒ-φ).

Дабы точно измерить чувствительность, следует применять несколько иную формулу:

K= εεₒ(r₂- r₁)/2δ.

Давайте разберемся, что подразумевается под теми переменными, которые входят в состав данных уравнений:

r₁ – внутренний радиус пластины конденсатора;
r₂ – наружный радиус все той же пластины;
φ – измеряемое в данный момент (текущее) значение угла перекрытия;
φₒ – начальное значение угла перекрытия.

Наконец, разберем математическое выражение, которое описывает принцип работы емкостного измерителя с изменяемым воздушным зазором:

С= εεₒS/(δₒ-Х).

Нетрудно догадаться, что под δₒ понимается первичный зазор, литерой же Х обозначают величину перемещения пластины.

Обратите внимание! Так как статические характеристики сугубо не линейны, обычно датчик уровня такого типа применяют для измерения чрезвычайно малых перемещений, величина которых не превышает 0,1δₒ.

Естественно, эти приборы крайне востребованы в точном машиностроении, где даже меньшая погрешность может привести к возникновению достаточно серьезных проблем.

Видео по теме

Где они могут быть использованы?

Области их возможного применения чрезвычайно разнообразны. Так, практически во всех отраслях промышленности можно встретить операции, которые контролируются именно этими приборами. Их применяют для контроля над заполнением различных резервуаров, причем их содержимое может быть жидким, сыпучим или же газообразным (датчик газа).

Распространенность их в промышленности и обычной производственной деятельности человека тем выше, чем надежнее и проще конструкция таких приборов. По совокупности этих признаков они настолько хороши, что их можно использовать даже в невероятно агрессивных условиях трюмов нефтеналивных танкеров.

Кроме того, емкостной датчик может быть использован в качестве конечного выключателя на конвейерной линии или станке производственного цеха. Необходим он и для наиболее точного позиционирования различных механизмов.

Датчики приближения

Но в настоящее время особым спросом пользуются датчики приближения, которые выполнены по точно такому же принципу. Спектр их использования еще шире. Связано это с копеечной стоимостью устройств и возможностью работы практически во всех видах промышленности. Впрочем, имеются типичные отрасли, где приборы этого типа являются наиболее востребованными:

Контроль над заполнением жидкостью прозрачных емкостей из пластика или стекла.
Аналогичная функция выполняется ими на производстве продуктов питания (в том числе и детских), где готовый товар расфасовывается в емкости из прозрачных материалов. На этом же принципе основана и работа такого КИПа, как емкостной датчик топлива.
Для контроля опасных участков, где возможен обрыв обмоточного провода.
Контроль аналогичных мест, где может быть повреждена несущая лента конвейера.
Поштучный контроль выпускаемого типа продукции (пересчет банок, бутылок, упаковок).

Неудивительно, что эти электронные приборы являются наиболее распространенной в точном машиностроении, энергетике и многих других отраслях разновидностью датчиков.

Инклинометры

Приборами, которые стали сравнительно распространенными только в последние годы, являются малогабаритные емкостные инклинометры, обеспечивающие передачу электрического выходного сигнала, величина которого прямо пропорциональна углу наклона используемого датчика.

Наиболее распространенные основные области использования данных приборов: системы выравнивания платформ, определение величины прогиба и технической деформации разного рода опорных балок, а также точнейший контроль уклона автомобильных, железнодорожных путей еще на этапе их строительства.

Кроме того, с помощью таких устройств определяют крен большегрузных автомобилей и прочего транспорта, подъемников и промышленных экскаваторов, а также выясняют степень углового перемещения в отношении сельскохозяйственных и промышленных машин особо большого размера.

Очень важны емкостные датчики уровня топлива в нефтяной промышленности. Они используются даже на супертанкерах, которые за один рейс перевозят десятки и сотни тысяч тонн переработанных нефтепродуктов. Чрезвычайно эффективны эти приборы даже в условиях образования крайне обильного конденсата и высокой степени запыленности производственного помещения (тот же датчик газа).

Находят они свое применение и при измерении величины абсолютного и относительного уровня давления, а также толщины диэлектрического материала, что чрезвычайно важно практически во всех отраслях промышленности, где используются действительно мощные конденсаторы.

Основные преимущества емкостных датчиков

Необходимо заметить, что емкостной датчик обладает большим количеством преимуществ, если сравнивать его с аналогичными приборами, которые выполнены по несколько иным принципам. Давайте перечислим основные достоинства этих КИПов:

В изготовлении они чрезвычайно просты. Кроме того, в их производстве могут быть использованы самые простые и дешевые материалы. Даже емкостные датчики уровня топлива, используемые на важных объектах нефтяной промышленности, имеют крайне скромные габариты, обладают минимально возможным уровнем потребления электрической энергии. При всех этих характеристиках они отличаются превосходным уровнем чувствительности, который нередко недостижим и для более дорогих приборов.
В принципе, можно сделать емкостной датчик своими руками, используя в качестве его основы любой более-менее надежный и качественный промышленный конденсатор.
Контактов у них нет (очень редко используется один токосъемник), что крайне благоприятно сказывается на работе в условиях высокой запыленности и влажности в помещении.
Срок эксплуатации чрезвычайно долог, прибор многократно успевает «отбить» свою невысокую стоимость. Соответственно, датчик емкостной (цена которого находится в пределах 1200-1700 рублей) является чрезвычайно выгодным приобретением.
Для перемещения подвижной части прибора требуется приложить удивительно мало усилий.
Устройство очень легко сочетается практически со всеми категориями оборудования, которое только используется в промышленной деятельности.

Отрицательные моменты

К сожалению, каждый емкостной датчик имеет определенные недостатки, которые в той или иной мере затрудняют повсеместное использование данного типа оборудования. Перечислим их более подробно:

Коэффициент преобразования (то есть передачи) сравнительно невысок.
Малые размеры и простота конструкции способствуют тому, что выдвигаются довольно высокие требования к качеству экранирования приборов.
Хороший емкостной датчик уровня (и прочие подобные измерительные приборы) может эффективно работать только на частоте, намного превышающей стандартное значение в 50 Гц.

Важные замечания

Впрочем, все не так плохо. Многие производители добиваются прекрасных характеристик экранировки датчиков за счет внесения минимальных изменений в их конструкцию. Что же касается частоты использования, то на практике они показывают прекрасные результаты при широко распространенном в промышленности значении в 400 Гц.

Мы уже говорили о верности основной формулы только при условии игнорирования краевого эффекта.

Но при этом полезно знать, что он действительно может оказать негативное влияние только лишь в том случае, если расстояние между пластинами диэлектрика сопоставимо с их собственными размерами.

Кроме того, негативный эффект можно в значительной степени нивелировать, попросту использовав защитное кольцо. В этом случае границы влияния эффекта удается перенести далеко за пределы используемых обкладок.

Еще раз заметим, что те же датчики давления отличаются замечательной простотой, которая позволяет создавать на диво устойчивые, прочные и дешевые конструкции. Если правильно подобрать геометрические размеры используемого диэлектрика, то об используемых в производстве такого конденсатора материалах можно особо не беспокоиться.

Таким образом, правильно подобрав марку металла для изготовления корпуса датчика, можно практически пренебречь даже сильными температурными колебаниями, которые бы могли привести у изменению емкости прибора и неадекватности его показаний.

Конечно же, это вовсе не отменяет необходимости максимально тщательно изолировать датчики давления и прочие подобные индикаторы от агрессивных факторов внешней среды.

Несмотря на их простоту, высокая влажность и повышенный уровень радиации могут крайне негативно сказаться на надежности прибора.

Классификация датчиков

Используемые в промышленности способы их производства позволяют поделить все выпускаемые типы датчиков на две большие группы: одноемкостные и двухъемкостные. Последняя разновидность подразделяется на дифференциальные и полудифференциальные. Расмотрим их более подробно.

Одноемкостный прибор. В этом случае схемы емкостных датчиков просты до крайности, так как основной их частью является самый обычный конденсатор с переменной емкостью.

К сожалению, даже слегка повышенная влажность и температура оказывают на точность показаний весьма ощутимое влияние. Из-за этого нередко возникают различные неисправности датчиков.

Чтобы нивелировать величины таких погрешностей, приходится использовать дифференцированные конструкции.

Двухъемкостный датчик. Собственно, он-то и является такой дифференцированной структурой. Очень часто можно встретить емкостной датчик уровня, изготовленный именно по такой схеме.

Эти приборы избавлены от основных недостатков предыдущей модели, но имеют собственные слабые стороны.

Наиболее значимым их недостатком является необходимость использования двух-трех экранированных проводов между самим устройством и поверхностью, так как только таким способом можно подавить так называемые паразитные емкости.

Впрочем, на довольно сложные схемы емкостных датчиков в этом случае легко не обращать внимания, так как взамен вы получаете чрезвычайно точный и чувствительный прибор.

Специфика конструирования датчиков

Во многих случаях (с конструкторской точки зрения) создание таких приборов является довольно проблематичным. Особенно это актуально тогда, когда требуется создать датчик с переменным уровнем емкости.

Впрочем, практика показывает, что многие проблемы практически полностью решаются точной калибровкой и высокими характеристиками используемых в производстве материалов.

Чаще всего с этими затруднениями приходится сталкиваться производителям двухъемкостных датчиков.

Вообще специфика этого типа измерительных приборов заключается в том, что их можно представить в виде безразмерного соотношения двух физических величин (емкостей), которые имеют точное физическое выражение и значение.

Так что их можно смело именовать «датчиками отношения».

Преимущество этих приборов (огромный их плюс!) состоит в том, что они вообще могут не иметь в своей конструкции каких-то эталонных мер, что здорово повышает их надежность в действительно экстремальных ситуациях и условиях.

Характеристика датчиков линейных перемещений

Все неэлектрические величины, которые часто требуется контролировать в промышленных условиях, чрезвычайно разнообразны и многогранны.

Значительную часть мер, которые подлежат строгому контролю, составляют угловые и даже линейные перемещения разного рода поверхностей в пространстве.

Если использовать конденсатор, у которого абсолютно равномерное электрическое поле в рабочем зазоре, то не так уж и трудно сделать электронные датчики двух следующих типов:

У которых площадь электродов будет переменной.
Те, которые имеют переменный зазор между этими электродами.

Нетрудно понять, что первый тип наиболее подходит для фиксации действительно больших перемещений, в то время как при помощи второй разновидности можно замечать даже такие передвижения тела в пространстве, величина которых равна всего лишь нескольким микронам!

Датчики для определения угловых перемещений

В общем-то, по конструкции и назначению они практически полностью идентичны только что рассмотренному нами типу.

Схожесть проявляется и в том, что датчики с переменной площадью электродов также следует использовать для больших измерений, а с переменным расстоянием между самими электродами – для малых.

Как правило, такие приборы делаются многосекционными, с возможностью изменения площади обкладок конденсатора.

Чтобы достичь этого, первый электрод крепится к подвижному валу, при вращении которого он меняет свое положение относительно второго, что обеспечивает изменение площади перекрытия пластин диэлектрика в конденсаторе. Естественно, что при этом фиксируется изменение емкости.

Выводы

Вот мы и рассмотрели основные характеристики приборов такого уровня, узнали о сферах их применения, об особенностях конструкции, принципе действия и возможных технических решениях.

Как вы могли понять из статьи, распространенность емкостных датчиков и их крайне высокая популярность основываются на весьма привлекательной цене таких устройств и долгом сроке эксплуатации даже в сложных условиях внешней среды.

Все это возможно благодаря тому, что, с конструктивной точки зрения, все эти измерители являются всего лишь стандартными конденсаторами, которые характеризуются несколько необычным способом их применения. Впрочем, вы и сами можете это выяснить, еще раз взглянув на математические формулы, которые в общих чертах отражают принципы работы КИПов.

Источник: fb.ru

Источник: http://monateka.com/article/35261/