Емкостные датчики.

ЕМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ

Составил доц. КФТТ

Авдеев Н. А.

Цель работы: определение зависимости емкости от величины диэлектрической проницаемости и геометрических размеров диэлектрика.

Емкостные датчики.

Емкостные датчики - принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.

Емкостные датчики, также как и индуктивные, питаются переменным напряжением (обычно повышенной частоты - до десятков мегагерц).

В качестве измерительных схем обычно применяют мостовые схемы и схемы с использованием резонансных контуров. В последнем случае, как правило, используют зависимость частоты колебаний генератора от емкости резонансного контура, т.е. датчик имеет частотный выход.

Достоинства емкостных датчиков - простота, высокая чувствительность и малая инерционность. Недостатки - влияние внешних электрических полей, относительная сложность измерительных устройств.

Емкостные датчики применяют для измерения угловых перемещений, очень малых линейных перемещений, вибраций, скорости движения и т. д., а также для воспроизведения заданных функций (гармонических, пилообразных, прямоугольных и т. п.).

Емкостные преобразователи, диэлектрическая проницаемость ε которых изменяется за счет перемещения, деформации или изменения состава диэлектрика, применяют в качестве датчиков уровня непроводящих жидкостей, сыпучих и порошкообразных материалов, толщины слоя непроводящих материалов (толщиномеры), а также контроля влажности и состава вещества.

http://www.electrolibrary.info/subscribe/sub_16_datchiki.htm

Конструктивно емкстный датчик представляет собой конденсатор электрический плоскопараллельный или цилиндрический (рис.). Различают Ёмкостный датчик, действие которых основано на изменении зазора между пластинами или площади их взаимного перекрытия, деформации диэлектрика, изменении его положения, состава или диэлектрической проницаемости. Наиболее часто Ёмкостный датчик применяют для измерений меняющихся давления или уровня, точных измерений механических перемещений и т. п.

Рис.1 Ёмкостные датчики перемещения: а — плоскопараллельный; б — цилиндрический; 1 и 2 — обкладки конденсатора; 3 — щуп; 4 — исследуемая поверхность.

Лит.: Туричин А. М., Электрические измерения неэлектрических величин, 4 изд., М. — Л., 1966.

Чувствительный элемент бесконтактного емкостного датчика присутствия представляет собой конденсатор с обкладками, развернутыми в одну плоскость, как показано на рис. 2. В зависимости от наличия или отсутствия постороннего предмета изменяется средняя диэлектрическая проницаемость окружающей обкладки среды и, следовательно, емкость конденсатора. Последний служит частотозадающим элементом автогенератора. Имеющееся в датчике пороговое устройство следит за амплитудой или частотой колебаний, при их изменении приводя в действие исполнительный узел.

http://www.help-rus-student.ru/text/26/169.htm

http://guarda.ru/guarda/data/capacity/txt_02.php

Рис. 2 Датчик присутствия

Для рассмотрения принципа действия емкостных датчиков рассмотрим физические процессы, происходящие в плоском конденсаторе.