سنسور خازنی چیست؟
مقدار
مانند برخی دیگر از سنسورها (به عنوان مثال ، سنسورهای القایی) ، سنسورهای خازنی بدون تماس فیزیکی با جسم مورد تحقیق کار می کنند. به عبارت دیگر ، این نوع سنسورها دستگاه های بدون تماس هستند. با کمک آنها می توان مواد رسانای الکتریکی و غیر رسانا را تشخیص داد. به دلیل این خاصیت ، می توان از حسگرهای خازنی در مکانهایی استفاده کرد که مثلاً سنسورهای القایی قابل استفاده نیستند.
سنسور خازنی ، ساختار و حالت عملکرد آن چیست
این نوع سنسور به عنوان یک دستگاه بسیار پیچیده نیست و معمولاً شامل موارد زیر است:
محوطه
بدن امکان جمع آوری همه عناصر را در یک کل فراهم می کند. علاوه بر این ، محافظت قابل اطمینان از عناصر در برابر عوامل خارجی را فراهم می کند که ممکن است در اثربخشی آن تأثیر بگذارد. بدنه سنسور خازنی معمولاً از برنج یا پلی آمید ساخته می شود.
اتصال دهنده
این یک رزین مخصوص است که از عناصر حسگر در برابر رطوبت یا سایر مواد مضر محافظت می کند.
ماشه
ماشه قدرت سیگنال سوئیچینگ مورد نیاز و میزان پسماند را تولید می کند (این تفاوت فاصله قبل از روشن شدن است).
LED ها
LED ها تنظیمات سریعی را ارائه می دهند و موقعیت سوئیچ را نشان می دهند.
تقویت کننده
سیگنال خروجی را به مقدار دلخواه تقویت می کند.
دمولاتور
دمولاتور تا زمانی که ولتاژ تغییر نکند نوسانات فرکانس بالا را تغییر می دهد.
ژنراتور
این یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که بر روی جسم تأثیر می گذارد.
الکترودها
سطح کار یک سنسور خازنی معمولاً دو الکترود است که به عنوان صفحات خازنی عمل می کنند که به مدار بازخورد ژنراتور متصل هستند. او به نوبه خود ، پیکربندی شده است تا با نزدیک شدن به جسم کنترل شده ، قدرت خود را تغییر دهد.
در نتیجه این ارتعاشات ، با نزدیک شدن سنسور به یک جسم ، ژنراتور دامنه ای افزایش می یابد که پردازش می شود و سیگنال خروجی تولید می کند.
سنسورهای خازنی توسط اجسام رسانای الکتریکی و دی الکتریک ها هدایت می شوند. با نزدیک شدن یک جسم رسانا ، فاصله سنجش بسیار بیشتر از زمانی است که اجسام آزمایش دی الکتریک هستند (فاصله واکنش به ثابت دی الکتریک بستگی دارد).
استفاده
استفاده از سنسورهای این نوع بسیار زیاد و متنوع است. تقریباً در همه صنایع در سیستم های کنترل فرآیند صنعتی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.
آنها در سنسورهای پارک ماشین و برای کنترل پر کردن مخازن با مواد مایع ، فله و گاز ، برای سوئیچ در خطوط اتوماتیک ، برای مراکز ماشین ، ماشین آلات ، نوار نقاله ، سیستم های هشدار و سایر موارد استفاده می شوند.
انواع سنسورهای خازنی و کاربردهای آنها
حسگرهای مجاورت
در حال حاضر ، یکی از سنسورهای خازنی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد ، سنسورهای مجاورت است که علاوه بر قابل اعتماد بودن ، دارای مزایای بسیار گسترده ای هستند.
سنسورهای این نوع تقریباً در همه مناطق مورد استفاده قرار می گیرند زیرا قیمت آنها بسیار مناسب است. آنها برای نظارت بر سطح پر شدن ظروف مختلف ، ولتاژ کنترل ، برای سیگنال دهی در صورت بروز مشکل در خطوط تولید و سایر موارد استفاده می شوند.
رمزگذارهای خازنی برای حرکات زاویه ای و خطی
از سنسورهای این نوع در صنایعی مانند مهندسی مکانیک ، انرژی ، حمل و نقل ، ساخت و ساز و سایر موارد استفاده می شود.
شیب سنج
شیب سنج خازنی در سیستم عامل های روغن در سیستم های تسطیح ، برای تعیین تغییر شکل پشتیبانی ، برای کنترل و کنترل شیب جاده ها و راه آهن در هنگام ساخت آنها ، برای تعیین کیفیت اتومبیل ، کشتی ، آسانسور ، تجهیزات بالابر ، ماشین آلات کشاورزی برای تعیین تغییر مکان زاویه ای اجسام چرخان ، مانند به عنوان شافت ، چرخ دنده و مکانیزم ، ثابت و متحرک.
سنسورهای سطح خازنی
از سنسورهای این نوع در سیستم های نظارتی ، تنظیم و کنترل فرآیندهای صنایع غذایی ، دارویی ، شیمیایی و نفتی استفاده می شود.
آنها در کار با مایعات ، مواد جامد فله ، مواد چسبناک رسانا و غیر رسانا و در محیط های سخت کار در اتاقها یا مکانهایی که گرد و غبار یا چگالش جمع می شود ، بسیار مثر هستند.
حسگرهای خازنی به طور گسترده ای در صنایعی مورد استفاده قرار می گیرند که نیاز به اندازه گیری دقیق فشار کل ، ضخامت مواد دی الکتریک ، رطوبت ، تغییر شکل های خطی و زاویه ای و سایر موارد دارند.
طبقه بندی سنسورهای خازنی با توجه به روش اجرای آنها
انواع سنسورهای خازنی را می توان به دو گروه تقسیم کرد: سنسورهای دارای یک و دو مخزن. دومی ها بیشتر به دیفرانسیل و نیمه دیفرانسیل تقسیم می شوند.
سنسورهای تک خازنی طراحی ساده ای دارند و خازن های متغیری هستند. این نوع سنسور معایب مختلفی دارد که شامل تأثیرات قابل توجه محیطی مانند رطوبت و دما می باشد.
نقطه ضعف سنسورها با طراحی دیفرانسیل این است که آنها با سنسورهای تک ظرفیت متفاوت هستند و دیفرانسیل حداقل سه سیم اتصال بین سنسور و دستگاه اندازه گیری دارد تا اثرات منفی رطوبت و دما را خنثی کند.
با این حال ، به دلیل این نقطه ضعف کوچک ، سنسورهای دیفرانسیل به طور قابل توجهی دقت و پایداری آنها را افزایش می دهند و در نتیجه زمینه کاربرد آنها را گسترش می دهند.
جوانب مثبت سنسورهای خازنی
در مقایسه با سنسورهای نوری ، القایی و پیزوالکتریک رقابتی ، سنسورهای خازنی مزایای بسیاری دارند ، از جمله:
- سهولت تولید - برای ساخت سنسورهای خازنی از مواد ارزان قیمت استفاده می شود که بر قیمت نهایی محصول تأثیر می گذارد.
- اندازه و وزن کوچک
- مصرف برق کم
- حساسیت بالا
- بدون تماس (لازم نیست که نزدیک محل مطالعه باشند.
- عمر طولانی؛
سازگاری آسان از طراحی سنسور برای کارهای مختلف و اندازه گیری ها.
محدودیت ها
برخی از بزرگترین معایب سنسورهای خازنی عبارتند از:
- نرخ تبدیل نسبتاً کوچک (انتقال) ؛
- نیاز به کار با فرکانس بالاتر از 50 هرتز ؛
- عملکرد می تواند تحت تأثیر گرد و غبار و رطوبت قرار گیرد و سنسور می تواند اندازه گیری نادرست را تشخیص دهد.
- حساسیت به دما
طراحی سنسورهای خازنی ساده بوده و در نتیجه طراحی با دوام و قابل اطمینان ایجاد می شود. پارامترهای خازن فقط به ویژگی های آن بستگی دارد و در صورت انتخاب صحیح به خصوصیات مواد استفاده شده بستگی ندارد.
مشکل حساسیت آنها به دما با انتخاب ماده مناسب برای صفحات و عایق مناسب برای بستن آنها قابل حل است. تنها چیزی که باقی می ماند این است که حفاظت آنها را در برابر اثرات مضر گرد و غبار ، رطوبت و تشعشعات یونی بهبود ببخشد و این نوع سنسورها کاربردهای وسیع تری دارند.
و در آخر ، می توانیم خلاصه کنیم ...
حسگرهای خازنی از نیروی مکانیکی بسیار کمی که برای حرکت دادن قسمت متحرک نیاز دارند، تنظیم خروجی سیستم و عملکرد با دقت بالا استفاده می کنند. همه اینها این سنسورها را برای اندازه گیری دقیق عناصر رسانا و غیر رسانا ضروری می کند.
سوالات و پاسخ ها:
سنسورهای خازنی چیست؟ تک خازنی، دو خازنی. به نوبه خود، آنها به: خطی، زاویه ای، شیب سنج، سنسور سطح، مبدل فشار تقسیم می شوند.
سنسورهای خازنی برای چه چیزی در نظر گرفته شده اند و چگونه کار می کنند؟ در چنین سنسورهایی، پارامتر اندازه گیری شده تغییر می کند، به همین دلیل مقاومت تغییر می کند. چنین سنسورهایی برای تبدیل مقادیر رطوبت، فشار، نیروی مکانیکی و غیره استفاده می شوند.
سنسور سطح خازنی چگونه کار می کند؟ در چنین سنسوری، به دلیل تغییر در سطح اندازه گیری شده، ظرفیت خازن نیز تغییر می کند (توسط پروب و دیواره های مخزن تشکیل می شود - هر چه مایع در مخزن بیشتر باشد، ظرفیت بالاتر است).
