Kako rade kapacitivni senzori
Kapacitivni senzori koriste različite vrste kondenzatora kao senzorske elemente. Zbog promjene izmjerene vrijednosti promijenit će se i kapacitivnost kondenzatora. Kroz mjerni krug, promjena kapacitivnosti može se pretvoriti u električni izlazni signal. Mjerenjem veličine električnog signala može se procijeniti izmjerena veličina. Ovo je osnovni princip rada kapacitivnih senzora.
Prednosti kapacitivnih senzora
1. Dobra temperaturna stabilnost
Vrijednost kapacitivnosti kapacitivnog senzora općenito je neovisna o materijalu elektrode, što pogoduje odabiru materijala s niskim temperaturnim koeficijentima, a zbog vrlo male proizvodnje topline, stabilnost je malo pogođena. Senzor otpora ima gubitak bakra, što je lako stvoriti nulti pomak zbog stvaranja topline.
2. Jednostavna struktura
Kapacitivni senzor ima jednostavnu strukturu, jednostavan je za proizvodnju i osigurava visoku preciznost, a može se napraviti vrlo malim da bi se postigla neka posebna mjerenja; može raditi u teškim okruženjima kao što su visoka temperatura, jako zračenje i jaka magnetna polja, i može izdržati velike promjene temperature, izdržati visok pritisak, jak udar, preopterećenje, itd.; može mjeriti ultra-visoku temperaturu i nisku razliku pritiska, a može mjeriti i magnetni rad.
3. Dobar dinamički odziv
Zbog male elektrostatičke privlačnosti između ploča elektroda (oko nekoliko 10(-5)N), kapacitivni senzor zahtijeva vrlo malo energije, a zbog toga što se njegov pokretni dio može učiniti vrlo malim i tankim, odnosno mase. vrlo lagan, pa mu je prirodna frekvencija visoka, dinamičko vrijeme odziva je kratko, a može raditi na frekvencijama od nekoliko megaherca, što je posebno pogodno za dinamička mjerenja. A zbog svog malog dielektričnog gubitka, može se napajati na višoj frekvenciji, tako da sistem radi na visokoj frekvenciji. Može se koristiti za mjerenje parametara koji se brzo mijenjaju.
4. Be-mjerenje bez kontakta i visoka osjetljivost
Beskontaktno mjerenje vibracija ili ekscentriciteta rotacionih vratila, radijalnog zazora malih kugličnih ležajeva, itd. Kada se koristi be-beskontaktno mjerenje, kapacitivni senzor ima efekat usrednjavanja, što može smanjiti utjecaj hrapavosti površine obratka na mjerenju.
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 very small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
Nedostaci kapacitivnih senzora
1. Visoka izlazna impedancija i slab kapacitet opterećenja.
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. Parazitska kapacitivnost ima veliki uticaj.
Početni kapacitet kapacitivnog senzora je vrlo mali, dok su kapacitet vodećih kablova koji povezuje senzor i elektronsko kolo, lutajući kapacitet elektronskog kola i kapacitet formiran od kapacitivne ploče i okolnih provodnika relativno veliki. Postojanje parazitne kapacitivnosti ne samo da smanjuje mjernu osjetljivost, već i uzrokuje nelinearni izlaz. Budući da se parazitni kapacitet nasumično mijenja, senzor je u nestabilnom radnom stanju, što utiče na tačnost mjerenja.