Qu'est-ce qu'un capteur capacitif?
Teneur
Comme certains autres types de capteurs (par exemple, les capteurs inductifs), les capteurs capacitifs fonctionnent sans contact physique avec l'objet étudié. En d'autres termes, ces types de capteurs sont des dispositifs sans contact. Avec leur aide, des matériaux électriquement conducteurs et non conducteurs peuvent être détectés. En raison de cette propriété, les capteurs capacitifs peuvent être utilisés dans des endroits où, par exemple, les capteurs inductifs ne sont pas applicables.
Qu'est-ce qu'un capteur capacitif, son appareil et son mode de fonctionnement
Ce type de capteur n'est pas très complexe en tant qu'appareil et se compose généralement de:
Coquillages
Le boîtier permet d'assembler tous les éléments en un seul. En outre, il offre une protection fiable des éléments contre les facteurs externes qui peuvent affecter son efficacité. Le boîtier du capteur capacitif est généralement en laiton ou en polyamide.
Connecteur
Il s'agit d'une résine spéciale qui protège les éléments du capteur de l'humidité ou d'autres substances nocives.
Déclencheur
Le déclencheur crée la puissance nécessaire du signal de commutation et la valeur de l'hystérésis (c'est la différence de distance avant la mise en marche).
LED
Les LED permettent une configuration rapide et indiquent la position du commutateur.
Amplificateur
Améliore la sortie à la valeur souhaitée.
Démodulateur
Le démodulateur modifie les oscillations haute fréquence jusqu'à ce que la tension change.
Générateur
Il crée un champ électrique qui agit sur l'objet.
électrodes
La surface de travail d'un capteur capacitif est généralement constituée de deux électrodes qui agissent comme des plaques de condensateur connectées au circuit de rétroaction du générateur. À son tour, il est configuré pour changer sa puissance à l'approche de l'objet contrôlé.
À la suite de ces oscillations, lorsque le capteur s'approche de l'objet, le générateur génère une amplitude croissante, qui est traitée et crée un signal de sortie.
Les capteurs capacitifs sont entraînés par des objets électriquement conducteurs et des diélectriques. À mesure que l'objet conducteur se rapproche, la distance de réponse devient beaucoup plus grande que lorsque les objets de test sont diélectriques (la distance de réaction dépend de la constante diélectrique).
l'utilisation de
L'utilisation de capteurs de ce type est extrêmement large et diversifiée. Ils sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle des processus industriels dans presque toutes les industries.
Ils sont utilisés dans les capteurs de stationnement automobile et pour contrôler le remplissage des réservoirs avec des substances liquides, en vrac et gazeuses, pour les disjoncteurs sur les lignes automatiques, pour les centres d'usinage, les machines, les convoyeurs, les systèmes d'alarme et autres.
Types de capteurs capacitifs et leur application
Capteurs de proximité
À l'heure actuelle, l'un des capteurs capacitifs les plus couramment utilisés est les capteurs de proximité qui, en plus d'être extrêmement fiables, présentent un très large éventail d'avantages.
Les capteurs de ce type sont utilisés dans presque tous les domaines, car ils ont un coût très raisonnable. Ils sont utilisés pour contrôler le niveau de remplissage de divers conteneurs, contrôler la tension, signaler en cas de problèmes sur les lignes de production et autres.
Capteurs capacitifs pour mouvements angulaires et linéaires
Les capteurs de ce type sont utilisés dans des secteurs tels que l'ingénierie, l'énergie, les transports, la construction et autres.
Inclinomètres
Les inclinomètres capacitifs sont utilisés sur les plates-formes pétrolières dans les systèmes de nivellement, pour déterminer la déformation des supports, pour surveiller et contrôler la pente des routes et des chemins de fer pendant leur construction, pour déterminer la qualité des voitures, des navires, des ascenseurs, des équipements de levage, des machines agricoles pour déterminer le déplacement angulaire des objets en rotation, tels que les deux arbres, engrenages et mécanismes, fixes et mobiles.
Capteurs de niveau capacitifs
Les capteurs de ce type sont utilisés dans les systèmes de surveillance, la régulation et le contrôle des processus dans les industries alimentaire, pharmaceutique, chimique et pétrolière.
Ils sont extrêmement efficaces lorsque vous travaillez avec des liquides, des matériaux en vrac, des substances visqueuses conductrices et non conductrices, ainsi que dans des conditions de travail difficiles dans des pièces ou des endroits où la poussière ou le condensat s'accumulent.
Les capteurs capacitifs sont largement utilisés dans les industries où une mesure précise de la pression totale, de l'épaisseur des matériaux diélectriques, de l'humidité, des déformations linéaires et angulaires et autres est requise.
Classification des capteurs capacitifs par la méthode de leur mise en œuvre
Tous les types de capteurs capacitifs peuvent être divisés en deux groupes: les capteurs avec un et deux conteneurs. Ces derniers sont en outre divisés en différentiels et semi-différentiels.
Les capteurs à une capacité ont une conception simple et sont des condensateurs à capacité variable. Ce type de capteur présente plusieurs inconvénients qui incluent des influences environnementales importantes telles que l'humidité et la température.
L'inconvénient des capteurs à conception différentielle est qu'ils diffèrent des capteurs à une capacité, tandis que les capteurs différentiels ont au moins trois fils de connexion entre le capteur et l'appareil de mesure pour neutraliser les effets négatifs de l'humidité et de la température.
Cependant, en raison de ce petit inconvénient, les capteurs différentiels augmentent considérablement leur précision et leur stabilité et élargissent ainsi leur portée.
Avantages des capteurs capacitifs
Comparés aux capteurs optiques, inductifs et piézoélectriques concurrents, les capteurs capacitifs présentent de nombreux avantages, notamment:
- facilité de production - des matériaux bon marché sont utilisés pour la fabrication de capteurs capacitifs, ce qui affecte le prix final du produit;
- petite taille et poids;
- faible consommation d'énergie;
- degré élevé de sensibilité;
- sans contact (ils ne doivent pas être à proximité de l'objet d'étude;
- longue durée de vie;
Adaptation simple de la conception du capteur à différentes tâches et mesures.
Limites
Certains des plus grands inconvénients des capteurs capacitifs sont:
- un coefficient de conversion (transmission) relativement faible;
- la nécessité de travailler à une fréquence supérieure à 50 Hz;
- la poussière et l'humidité peuvent affecter les performances et le capteur peut détecter une mesure incorrecte;
- sensibilité à la température.
Les capteurs capacitifs sont simples à mettre en œuvre, ce qui vous permet de créer une conception durable et fiable. Les paramètres du condensateur ne dépendent que de ses caractéristiques et ne dépendent pas des propriétés des matériaux utilisés, s'ils sont correctement sélectionnés.
Le problème de leur sensibilité à la température peut être résolu en choisissant le matériau approprié pour les plaques et l'isolation appropriée pour leur fixation. Il ne reste plus qu'à améliorer leur protection contre les effets néfastes de la poussière, de l'humidité et du rayonnement ionique, et ce type de capteur aura une gamme d'applications encore plus large.
Et enfin, nous pouvons résumer ...
Les capteurs capacitifs utilisent très peu de force mécanique dont ils ont besoin pour déplacer la partie mobile, ajuster la sortie du système et fonctionner avec une grande précision. Tout cela rend ces capteurs indispensables pour la mesure précise d'éléments conducteurs et non conducteurs.
Questions et réponses
Quels sont les capteurs capacitifs ? Simple-capacitif, double-capacitif. À leur tour, ils sont divisés en: linéaires, angulaires, inclinomètres, capteurs de niveau, transducteurs de pression.
A quoi servent les capteurs capacitifs et comment fonctionnent-ils ? Dans de tels capteurs, le paramètre mesuré change, en raison duquel la résistance change. De tels capteurs sont utilisés pour convertir des valeurs d'humidité, de pression, de force mécanique, etc.
Comment fonctionne un capteur de niveau capacitif ? Dans un tel capteur, en raison d'un changement du niveau mesuré, la capacité du condensateur change également (elle est formée par la sonde et les parois du réservoir - plus il y a de liquide dans le réservoir, plus la capacité est élevée).
