Piemērots Cummins L10 N14 M11 eļļas spiediena sensoram 4921485

Kapacitatīvs pozīcijas sensors

1.Kapacitīvais pozīcijas sensors ir bezkontakta pozīcijas sensors, kas parasti sastāv no trim daļām: noteikšanas zonas, aizsargslāņa un apvalka. Viņi var izmērīt precīzu mērķa pozīciju, bet tikai objektu. Ja izmērītais objekts nav vadošs, joprojām ir lietderīgi izmērīt tā biezumu vai blīvumu.

2.Mērot vadošu objektu, izejas signālam nav nekāda sakara ar objekta materiālu, jo kapacitatīvā nobīdes sensoram visi vadītāji ir viens un tas pats elektrods. Šāda veida sensoru galvenokārt izmanto diskdzinī, pusvadītāju tehnoloģijā un augstas precizitātes rūpnieciskajos mērījumos, taču tam nepieciešama ļoti augsta precizitāte un frekvences reakcija. Ja tos izmanto nevadītāju mērīšanai, kapacitatīvos pozīcijas sensorus parasti izmanto, lai noteiktu etiķetes, pārklājumus un mērītu papīra vai plēves biezumu.

3. Sākotnēji kapacitatīvo pozīcijas sensoru izmantoja lineārās nobīdes attāluma mērīšanai, sākot no vairākiem milimetriem līdz vairākiem nanometriem, un mērījumu pabeidza, izmantojot vadītspējas elektriskos raksturlielumus. Objekta spēju uzglabāt lādiņu sauc par kapacitāti. Izplatīta kondensatora ierīce uzlādes uzglabāšanai ir plākšņu kondensators. Plākšņu kondensatora kapacitāte ir tieši proporcionāla elektroda laukumam un dielektriskajai konstantei un apgriezti proporcionāla attālumam starp elektrodiem. Tāpēc, mainoties attālumam starp elektrodiem, mainās arī kapacitāte. Vārdu sakot, kapacitatīvs pozīcijas sensors izmanto šo raksturlielumu, lai pabeigtu pozīcijas noteikšanu.

4. Tipisks kapacitatīvs pozīcijas sensors ietver divus metāla elektrodus ar gaisu kā dielektriķi. Viens sensora elektrods ir metāla plāksne, bet otrs kondensatora elektrods sastāv no vadoša objekta, kas jānosaka. Ja starp vadītāju plāksnēm tiek pielikts spriegums, starp plāksnēm tiek izveidots elektriskais lauks, un abas plāksnes uzglabā attiecīgi pozitīvos un negatīvos lādiņus. Kapacitatīvā stāvokļa sensors parasti izmanto maiņstrāvas spriegumu, kas liek plāksnes lādiņai regulāri mainīt polaritāti, tāpēc mērķa pozīcijas maiņu var noteikt, izmērot kapacitāti starp abām plāksnēm.

5.Kapacitāti nosaka attālums starp plāksnēm, dielektriskā dielektriskā konstante un attālums starp plāksnēm. Lielākajā daļā sensoru elektrodu plāksnes laukums un dielektriskā konstante nemainīsies, tikai attālums ietekmēs kapacitāti starp elektrodu un mērķa objektu. Tāpēc kapacitātes maiņa var parādīt mērķa pozīciju. Izmantojot kalibrēšanu, sensora izejas sprieguma signālam ir lineāra saistība ar attālumu starp noteikšanas paneli un mērķi. Šī ir sensora jutība. Tas atspoguļo izejas sprieguma izmaiņu attiecību pret pozīcijas maiņu. Mērvienība parasti ir 1V/mikrons, tas ir, izejas spriegums mainās par 1V ik pēc 100 mikroniem.

6. Kad noteikšanas telpai tiek pielikts spriegums, uz atklātā objekta tiks ģenerēts izkliedēts elektriskais lauks. Lai samazinātu traucējumus, tiek pievienots aizsargslānis. Tas pieliek vienādu elektromotora spēku abos noteikšanas zonas galos, lai novērstu elektriskā lauka noplūdi noteikšanas telpā. Vadītāji, kas atrodas ārpus citām noteikšanas zonām, veidos elektrisko lauku ar aizsargkārtu un netraucēs elektriskajam laukam starp mērķi un noteikšanas zonu. Aizsargkārtas dēļ elektriskais lauks noteikšanas zonā ir konisks. Detektora elektroda izstarotā elektriskā lauka projektētais laukums ir par 30% lielāks nekā noteikšanas laukums. Tāpēc atklātā objekta diametra laukumam jābūt vismaz par 30% lielākam nekā sensora noteikšanas laukumam.