ЁМКОСТНЫЕ ДАТЧИКИ.
Ёмкостным датчиком принято называть устройство преобразования параметрического типа, в котором измерение контролируемой величины преобразуется в изменение ёмкостного сопротивления. Назначением ёмкостного датчика является преобразование неэлектрических величин различного типа ( уровня жидкости, механического усилия, давления, влажности, температуры и др. ) в определённое значение электрической ёмкости.
Базовая конструкция ёмкостного датчика состоит из следующих основных элементов.
- Генератор формирует сигнал опорной частоты и задаёт диапазон работы всего устройства.
- Демодулятор отвечает за преобразование изменения частоты генератора в изменение величины выходного напряжения.
- Триггер задаёт необходимую крутизну фронта сигнала переключения.
- Усилитель преобразует амплитуду выходного сигнала до необходимой величины.
- Индикатор светодиодный отражает текущее состояние работы устройства.
- Защита от воздействия внешних факторов осуществляется при помощи заливки компаундом.
- Латунный корпус защищает изделие от внешних механических воздействий и обеспечивает крепление изделия в нужном месте.
Рис.1. Ёмкостные датчики.
Чувствительным элементом ёмкостного датчика по определению является конденсатор. Его ёмкость зависит от:
- изменения зазора между пластинами;
- изменения площади перекрытия пластин;
- изменения положения или деформации диэлектрика в устройстве;
- изменения состава или диэлектрической проницаемости диэлектрика в устройстве.
Кроме того, этот конденсатор входит в состав опорного RC генератора, а, следовательно, непосредственно оказывает влияние на его частоту и уровень выходного сигнала. Демодулятор преобразует изменение частоты в изменение напряжения, что вызовет срабатывание триггера. Последние, в свою очередь, приведёт к изменению состояния выключателя. Для устойчивого процесса срабатывания применяются мощные транзисторы. Чувствительность датчика зависит от диэлектрических свойств материала объекта и является настраиваемой величиной. Ёмкостные датчики характеризуются широкой зоной чувствительности, но достаточно низкой частотой срабатывания.
На сегодняшний день ёмкостные датчики широко используются в связи с большим разнообразием управляющих объектов. В качестве последних могут выступать практически любые материалы. Но наиболее эффективным является применение ёмкостных датчиков при контроле уровня жидких и сыпучих материалов, при счёте объектов и их позиционировании.
К достоинствам использования ёмкостных датчиков следует отнести:
- относительную простоту изготовления;
- возможность применения недорогих материалов в процессе производства;
- миниатюрность;
- экономичность;
- высокую чувствительность;
- продолжительный срок эксплуатации;
- применение минимальных усилий для перемещения подвижной части ёмкостного датчика;
- высокую универсальность.
К недостаткам ёмкостных датчиков принято относить:
- малый коэффициент преобразования;
- необходимость обеспечения высокой степени экранирования;
- необходимость защиты от ложных срабатываний;
- устойчивую работу только на повышенной частоте.
Современные конструкции ёмкостных датчиков позволяют легко свести к минимуму указанные недостатки.
Таким образом, емкостные датчики отличаются простотой исполнения, что позволяет собирать прочные и надёжные конструкции. А достоинства их использования делают ёмкостные датчики незаменимыми в приборах, где допускаются лишь минимальные ( сотые и тысячные доли процента ) погрешности.
