Статьи

Как выбрать датчик ускорения?

Датчик ускорения занимает важное место в ассортименте компании AKV Industrie Automatik OHG. Этот прибор предназначен для измерения проекции кажущегося ускорения. Он широко применяется на различных производствах и имеет ряд особенностей, о которых вы узнаете из статьи.

Подробнее

Индикатор потока воды газа и других сред

Индикатор потока весьма востребован на современных предприятиях. Его используют для определения потока жидких веществ и газа. Кроме того, некоторые модели могут фиксировать скорость перемещения и уровень расхода.

Подробнее

Инклинометр и инклинометрия: основные понятия

Компания AKV Industrie Automatik OHG предлагает широких ассортимент комплектующих от европейских поставщиков. У нас вы найдете приборы с различными модификациями для различных сфер промышленности, в том числе инклинометр.

Подробнее

Реле протока прямо из Европы

Уже много лет компания AKV Industrie Automatik OHG предоставляет уникальную возможность украинским промышленникам. В нашем каталоге представлены реле протока от ведущих европейских брендов. Их цена приятно вас порадует, ведь мы работаем с производителями напрямую.

Подробнее

Измеритель потока: принцип работы и виды

Измеритель потока применяется на производстве и выполняет важную функцию индикации потока жидких сред. Кроме того, современное устройство может определять скорость передвижения и уровень расхода жидкости. В ассортименте AKV Industrie Automatik OHG доступны надежные измерители потока воды и не только.

Подробнее

Датчик потока жидкости: виды и особенности работы

Датчик потока жидкости используется на современном производстве для индикации потока жидких веществ. Также прибор определяет скорость перемещения и измеряет уровень расхода среды. В каталоге компании AKV Industrie Automatik OHG представлены проверенные датчики потока воды и не только.

Подробнее

Датчик давления газа европейского производства

В каталоге компании AKV Industrie Automatik OHG представлена широкая линейка датчиков давления газа. Все устройства прошли строгий контроль качества и отвечают требованиям и европейским стандартам. Мы уверены, что вы найдете вариант, соответствующий вашим пожеланиям.

Подробнее

Датчик давления жидкости от европейского производителя

Компания AKV Industrie Automatik OHG предлагает своим клиентам богатый выбор датчиков давления жидкости. Широкий ассортимент продукции соответствует современным требованиям и стандартам качества.

Подробнее

Командоконтроллер и его особенности

Электрические аппараты с небольшим напряжением, предназначенные для запуска, реверса, регулировки скорости вращения поъемно-транспортного оборудования, называются командоконтроллерами. Их используют в различных сферах, чаще всего в технологическом хозяйстве, металлургии, горной промышленности и т. д. В нашем каталоге они представлены ведущими европейскими брендами.

Подробнее

Особенности спирального теплообменника

Спиральный теплообменник — это устройство, которое состоит их металлических листов, скрученных в виде спирали. Его функция обеспечить теплообменные процессы между двумя разными рабочими средами. Последние могут содержать частицы и элементы разные по весу и объему. Оборудование одно из самых популярных в ассортименте компании.

Подробнее

Особенности кожухотрубного теплообменника

Кожухотрубный теплообменник пользуется спросом у клиентов нашей компании. Его используют для теплообмена и термохимических процессов между разными жидкими средами, парами и газами с/без изменением агрегатного состояния.

Подробнее

Пластинчатый теплообменник для промышленных объектов

Пластинчатый теплообменник представляет собой компонент теплоснабжения, главная задача которого передавать тепло от источника к холодной среде. Для этого конструктивно он оснащен теплопередающей стенкой в виде гофрированной пластины без необходимости смешивания жидких веществ. Мы предлагаем вам богатый выбор продукции от ведущих производителей.

Подробнее

Сравнение индуктивных и ёмкостных датчиков положения | ИНЕЛСО

Некоторые индуктивные и ёмкостные датчики выглядят очень похоже и неудивительно что инженеры-разработчики бывают сбиты с толку их сходством. И те и другие являются бесконтактными датчиками положения и построены на основе печатных плат. Тем не менее, физические принципы, лежащие в основе каждого типа датчиков, достаточно различны. В конечном итоге на практике это означает, что эти  типы датчиков подходят для различных приложений.  Эта статья объясняет физические принципы каждой технологии и сравнивает соответственно сильные и слабые стороны каждого подхода.

Автор: Mark Howard, Zettlex UK Ltd

Введение

Некоторые индуктивные и ёмкостные датчики выглядят очень похоже и неудивительно что инженеры-разработчики бывают сбиты с толку их сходством. И те и другие являются бесконтактными датчиками положения и построены на основе печатных плат. Тем не менее, физические принципы, лежащие в основе каждого типа датчиков, достаточно различны. В конечном итоге на практике это означает, что эти  типы датчиков подходят для различных приложений.  Эта статья объясняет физические принципы каждой технологии и сравнивает соответственно сильные и слабые стороны каждого подхода.

Принцип работы – Ёмкостные датчики

Когда исследователя Эвальда Юргена фон Клейста ударило электрическим током от лабораторного прибора в 1745 году, он внезапно понял, что есть возможность сохранять электрический заряд в больших количествах. Возможно, ненамеренно он построил первый в мире конденсатор. Конденсатор действует как накопитель электрической энергии и, как правило, состоит из двух проводящих пластин, разделённых непроводящим материалом (диэлектриком). В качестве диэлектрика обычно выступает воздух, пластик или керамика. Простая математическая модель конденсатора приведена на рис. 1.

 Рис. 1 Простая модель конденсатора (С)

Диэлектрическая проницаемость ε включает в себя две составляющие — εr и ε0, где εr – это относительная магнитная проницаемость (иногда называемая диэлектрической постоянной) материала между пластинами и ε0 – электрическая постоянная (ε0 ≈ 8.854×10−12 Ф/м). 

Многие датчики работают по ёмкостному принципу, в особенности тактильные датчики таких устройств, как планшеты и мобильные телефоны. Эти ёмкостные датчики определяют отсутствие или присутствие пальца человека и работают как альтернатива кнопочному переключателю. Присутствие пальца человека – или скорее воды в нём – приводит к изменению относительной диэлектрической проницаемости вызывающей в свою очередь изменение ёмкости. 

Другой тип ёмкостного датчика – это ёмкостной датчик перемещения, который работает путём измерения изменений ёмкости происходящих из-за изменения размеров конденсатора. Как можно видеть из математической формулы на рис.

1, ёмкость как при изменении расстояния между пластинами (d) так и при изменении площади перекрытия пластин (A). Перемещение может измеряться в осевом направлении (изменение d) или в плоскости пластин. Пластины конденсатора можно с успехом изготавливать с использованием печатных плат. 

Другой тип ёмкостного датчика – это ёмкостной датчик перемещения. Принцип его работы основан на измерении величины емкости, которая изменяется при изменении размеров конденсатора. Как можно видеть из математической формулы на рис. 1, ёмкость прямо пропорциональна как расстоянию между пластинами (d), так и площади перекрытия пластин (A). Перемещение может измеряться в осевом направлении (изменение d) или в плоскости пластин. Пластины конденсатора можно с успехом изготавливать с использованием печатных плат.

Для того чтобы хранить сколько-нибудь значительный заряд, расстояние между пластинами d должно быть существенно меньше площади пластин. Величина d обычно гораздо меньше 1 мм. По этой причине такая технология хорошо подходит для измерения нагрузки и тензометрических датчиков, поскольку может давать сравнительно большие изменения сигнала при маленьком измеряемом расстоянии. Похожим образом, ёмкостные линейные или вращающиеся датчики могут быть сконструированы таким образом, что перемещение вызывает изменение площади перекрытия пластин A. Например, один комплект пластин расположен на подвижной части датчика, а другой комплект расположен на статичной части. Как только два этих комплекта смещаются относительно друг друга, площадь А изменяется. 

К сожалению, кроме изменения размеров конденсатора, ёмкость также чувствительна и к другим факторам. Если пластины конденсатора окружены воздухом то диэлектрическая проницаемость будет изменяться из-за влияния температуры и влажности, поскольку диэлектрическая постоянная воды отличается от воздуха. Близко расположенный объект, который изменяет проницаемость окружающего пространства, тоже будет вызывать изменения ёмкости.

В случае тактильного датчика, вода в пальцах вызывает местное изменение проницаемости и, соответственно, срабатывание датчика. Вот почему работа нереагирующего тактильного датчика может быть улучшена, если намочить конец пальца. 

За исключением случаев, когда окружающая среда датчика может быть герметично замкнута или жёстко контролируема, ёмкостные датчики не подходят для применения в жёстких условиях окружающей среды, где есть возможность проникновения посторонних веществ или больших изменений температуры. Неудивительно, что ёмкостные датчики мало подходят для применения в условиях, где высока вероятность образования конденсата при снижении температуры. 

При неизменном физическом устройстве датчика, расстояние между пластинами датчика должно поддерживаться малым относительно размеров пластин конденсатора и выдерживаться в достаточно узком допуске. Это может накладывать очень высокие требования по механической точности установки датчика в конечное изделие и может быть непрактично и неэкономично, поскольку различие тепловых расширений, вибраций или механических допусков конечного изделия могут привести к изменению расстояния между пластинами и, таким образом, к искажению измерений.

Более того ёмкостный эффект основан на хранении электрического заряда на пластинах конденсатора. Если конечное изделие, куда устанавливается датчик, может создавать электростатическое поле в процессе своего перемещения – от трения, скольжения или вращения деталей – это может искажать показания датчика. В экстремальных случаях датчик не будет работать совсем или, что хуже, электростатические возмущения будут приводить к правдоподобным, но неверным показаниям датчика. В некоторых случаях обязательно  заземление компонентов конечного изделия для рассеивания заряда с пластин датчика. Часто это является необходимым в ёмкостных датчиках угла, поскольку вращение вала создаёт статический заряд из-за относительного перемещения подшипников, шестерён, шкивов и прочее. 

Принцип работы – Индуктивные датчики

В 1831 Майкл Фарадей открыл, что протекание переменного тока по одному проводнику индуцирует протекание тока в противоположном направлении во втором проводнике. С тех пор магнитная индукция стала широко использоваться как физический принцип построения датчиков для измерения положения и скорости – резольверы (СКВТ), сельсины и дифференциальный трансформатор для измерения линейных перемещений. Основы теории можно объяснить, рассматривая две катушки: передающую катушку (Tx), по которой протекает переменный ток, и приёмную катушку (Rx), в которой индуцируется ток.

Рисунок 2. Закон индукции Фарадея

Величина напряжения на приёмной обмотке пропорциональна относительным площадям, геометрии и смещению двух катушек. Однако, как и с ёмкостной технологией, на поведение катушек могут влиять и другие факторы. Одним из таких факторов является температура, но её влияние может быть нивелировано путём использования нескольких приёмных катушек и вычислении положения по отношению полученных сигналов (как в дифференциальном трансформаторе). Соответственно, даже в случае изменений температуры, её влияние на результат компенсируется, поскольку отношение сигналов является неизменным для любого положения.

 

В отличие от ёмкостных способов измерения, индуктивная технология гораздо менее подвержена влиянию посторонних частиц, таких как вода или грязь. Поскольку катушки могут находиться на относительно большом расстоянии друг от друга, точность установки составляет гораздо меньше проблем, и основные компоненты индуктивного датчика могут быть установлены с относительно свободными допусками. Это не только помогает снизить стоимость датчика и конечного изделия, но также позволяет использовать компоненты с защитным покрытием или заливкой, что позволяет датчикам противостоять таким внешним воздействующим факторам, как длительное погружение, сильные удары, вибрация или наличие взрывоопасной газовой или пылевой среды. 

Индуктивные датчики обеспечивают надёжный, стабильный и устойчивый к внешним воздействиям подход к измерению положения и, таким образом, является предпочтительным выбором в приложениях, где жёсткие условия окружающей среды являются нормой, например, в военной технике, авиакосмической промышленности, промышленных установках и системах для нефтегазового сектора.  

Несмотря на надёжность и устойчивость к внешним воздействиям, традиционные индуктивные датчики имеют ряд отрицательных сторон, которые препятствуют их более широкому распространению. В их конструкции есть проводники, намотанные на катушки, которые должны быть намотаны достаточно точно, чтобы обеспечить необходимую точность измерений положения. Для того, чтобы обеспечить наличие достаточно сильного электрического сигнала, необходимы обмотки с большим количеством витков. Такая конструкция с намотанной катушкой делает традиционный индуктивный датчик громоздким, тяжёлым и дорогим.

Инженеры, рассматривающие возможность применения индуктивных датчиков положения, часто задают вопрос о сложностях, связанных с электромагнитными шумами. В данном случае такая озабоченность является неуместной, если принять во внимание, что эти датчики, как резольверы, успешно используются много лет в жёсткой электромагнитной установке в корпусах электродвигателей для коммутации и управления скоростью. Что касается температурной стабильности, то устойчивость к жёстким условиям  может быть достигнута при использовании дифференциального подхода, так, что электромагнитная энергия, поступающая в различные части системы, эффективно компенсирует друг друга. Вот почему индуктивные датчики, такие как резольверы и дифференциальные линейные трансформаторы, являются предпочтительным выбором в ответственных применениях, например, в гражданской авиации в течение многих лет.

Другой подход к индуктивным датчикам

Другой подход к индуктивным датчикам использует тот же физический принцип, но в нём применяются плоские конструкции на основе печатных плат вместо намотанных катушек. Именно этот подход и применяется Zettlex. Это означает, что обмотки могут быть изготовлены путём травления меди или при помощи нанесения на самые различные материалы подложки: полиэстерную плёнку, бумагу, эпоксидный слоистый пластик и даже на керамику. Такие печатные конструкции можно изготовить более точно, чем намотанные катушки. Вследствие чего достигается более высокая точность измерения при меньших затратах, размерах и массе, сохраняя в то же время все положительные свойства индуктивной технологии. 

 

Рисунок 3. Пример грязного, но полностью работоспособного индуктивного датчика с плоской печатной обмоткой. 

Датчики серии IncOders компании Zettlex – это бесконтактные устройства для прецизионного измерения угла. Датчик IncOder состоит из двух частей: статор и ротор, каждая из которых имеет форму плоского кольца. Большое центральное отверстие позволяет легко пропускать валы, оптические волокна, трубы и кабели, размещать токосъёмники. Индуктивные угловые энкодеры серии IncOder не требуют точной механической установки, скорее можно сказать, что ротор и статор должны быть просто привинчены в конечное изделие. Угловые энкодеры Zettlex не восприимчивы к посторонним веществам, что делает их идеально подходящими к жёстким условиям окружающей среды, где ёмкостные устройства работают ненадёжно.  

Заключение

Преимущества каждого из трёх подходов сведены вместе в таблице ниже. Можно сделать вывод, что из трёх приведённых подходов, нетрадиционный индуктивный подход, использующий печатные обмотки, обеспечивает наибольшее количество преимуществ.

	Ёмкостные	(Традиционные катушки)	Индуктивные (Печатные катушки)
Высокое разрешение	✓	✓	✓
Высокая повторяемость	✓	✓	✓
Высокая точность	✓	✓	✓
Устойчивость к грязи, воде или конденсату		✓	✓
Устойчивость к электростатике		✓	✓
Устойчивость к электромагнитным помехам	✓	✓	✓
Низкий температурный дрейф			✓
Простота установки		?	✓
Компактный	✓		✓
Лёгкий	✓		✓
Экономичный	?		✓

Рисунок 4. Таблица сравнительных преимуществ каждой технологии

Принцип работы емкостного датчика

— руководство по электротехнике

Привет друзья,

В этой статье я собираюсь обсудить принцип работы емкостного датчика , и моя статья увеличит ваше знания по этой теме.

Емкостный датчик приближения определяет наличие объекта (обычно называемого целью) без физического контакта.

Могут обнаруживать как металлические, так и неметаллические цели. Они идеально подходят для контроля уровня жидкости и для датчиков в порошке или гранулированные материалы .

Емкостный датчик приближения состоит из высокочастотного осциллятор вместе с чувствительной поверхностью, образованной двумя металлическими электродами. Когда предмет приближается к чувствительной поверхности, он попадает в электростатическое поле электроды и изменяет емкость генератора.

В результате колебательный контур начинает колебаться и изменяет выходное состояние датчика, когда оно достигает определенного амплитуда. Когда объект удаляется от датчика, амплитуда осциллятора уменьшается, возвращая датчик в исходное состояние.

Чем больше диэлектрик постоянной цели, тем проще для емкостного датчика приближения обнаружить. Эта константа позволяет обнаруживать материалы внутри неметаллические контейнеры, потому что жидкость имеет гораздо более высокую диэлектрическую проницаемость чем сосуд, что дает датчику возможность видеть сквозь сосуд и обнаружить жидкость.

Как правило, они имеют короткий диапазон чувствительности около 1 дюйма, независимо от типа воспринимаемого материала. При работе с непроводящими целей, расстояние обнаружения увеличивается с увеличением

• размер чувствительной поверхности сенсора.
• площадь поверхности мишени.
• диэлектрическая проницаемость мишени.

Для лучшей работы мы должны использовать их в среде относительно постоянной температурой и влажностью.

Точка, в которой датчик приближения распознает входящая цель известна как рабочая точка. Точка, в которой исходящий target заставляет устройство вернуться в нормальное состояние, известное как точка выпуска. Область между рабочей точкой и точкой сброса называется зона гистерезиса.

Регулировку чувствительности можно выполнить, отрегулировав потенциометр на датчике. Если датчик не имеет регулировочного потенциометра, то датчик должен физически перемещаться для получения оптимального положения установки.

Оптимальная чувствительность обеспечивает более длительный срок службы расстояние. Тем не менее, эксплуатация сверхчувствительный датчик очень сильно зависит от температуры, влажности и грязи, и т.д., что может привести к ложному срабатыванию датчика.

Большинство датчиков приближения оснащены светодиодным индикатором состояния для проверки действия переключения выхода. Емкостные датчики приближения есть доступны в различных размерах и конфигурациях для удовлетворения различных приложений требования.

Одной из наиболее распространенных форм является бочкообразная. размещает датчик в металлическом или полимерном корпусе с резьбой снаружи жилье. Благодаря резьбовому корпусу мы можем легко настроить датчик на монтажная рама.

Характеристики емкостного датчика приближения

Основные характеристики емкостного датчика приближения датчики:

• Они могут обнаруживать неметаллические цели.
• Они могут обнаруживать легкие или мелкие объекты которые не могут быть обнаружены механическим ограничителем переключатели.
• Обеспечивают высокую скорость переключения для быстрого отклик в приложениях для подсчета объектов.
• Они могут обнаруживать жидкие цели через неметаллические преграды (стекло, пластик и др.).
• Имеют длительный срок службы с практически неограниченное количество рабочих циклов.
• Твердотельный выход обеспечивает контактный сигнал.

Типичные области применения емкостных датчиков приближения

• Высокий/низкий уровень жидкости.
• Сухой бак.
• Материал присутствует/отсутствует.
• Товар в наличии.
• Количество продуктов.

Индуктивный датчик приближения

Индуктивные датчики приближения используются для обнаружения как железных и цветные металлы (такие как медь, алюминий и латунь). индуктивный датчик приближения работает на вихре текущий принцип.

Когда металлический предмет попадает в электромагнитное поле чувствительной головки в объекте индуцируются вихревые токи. Этот ток вызывает изменение нагрузки генератора, который затем управляет выходом устройство. Мы можем обобщить работу индуктивного датчика приближения как меньше:

• Цепь генератора генерирует высокочастотное электромагнитное поле, излучаемое наконечником датчика.
• При попадании в поле металлической мишени вихревой в мишени индуцируются токи.
• Вихревые токи в мишени поглощают излучаемое энергии датчика, что приводит к потере энергии и изменению поля сила осциллятора.
• Цепь обнаружения датчика контролирует силы генератора и запускает твердотельное выходное устройство в определенное время. уровень.
• Как только металлический предмет покинет зону обнаружения, осциллятор возвращается к своему начальному значению.

Тип металла и размер мишени имеют важное значение факторы, определяющие эффективную дальность действия датчика. Железный металлы могут быть обнаружены на расстоянии до 2 дюймов, в то время как большинство цветных металлов требуется более короткое расстояние, обычно в пределах дюйма от устройства.

Типичные области применения индуктивных датчиков приближения

• Обнаружение вращательного движения.
• Индикация нулевой скорости.
• Регулировка скорости.
• Ограничение хода вала.
• Индикация движения.
• Клапан открыт/закрыт.

Спасибо, что прочитали о «принципе работы емкостного датчика приближения». Чтобы узнать больше о датчиках, посетите сайт balluff. com или посмотрите видео.

Читайте также

• Емкостный датчик приближения
• Что такое электромагнитный клапан?
• Что такое концевой выключатель?
• Датчик Холла работает | Приложения
• Теория LVDT
Принцип работы шагового двигателя

© https://yourelectricalguide.com/ Принцип работы емкостного датчика.

Емкостный Принцип работы

Определения:

НЕТ (нормально разомкнутый): Релейный выход, который разомкнут, запрещая текущий поток, когда исполнительный механизм отсутствует и закрывается, позволяя поток тока при наличии исполнительного механизма.

НЗ (нормально замкнутый): Релейный выход, который замкнут, позволяя ток течет, когда привод отсутствует и открывается, запрещая поток тока при наличии исполнительного механизма.

НПН Выход: Транзисторный выход, переключающий общий или отрицательное напряжение на нагрузку. Нагрузка подключается между положительный запас и выход. Текущие потоки от нагрузка через выход на землю, когда выход переключателя на. Также известен как поглощение тока или отрицательное переключение.

ПНП Выход: Транзисторный выход, переключающий положительное напряжение к нагрузке. Нагрузка подключается между выходом и общим проводом. Ток течет с выхода устройства через нагрузку на заземление, когда выход переключателя включен. Также известен как текущий источник или положительное переключение.

Эксплуатация Расстояние (Сн): Максимальное расстояние от датчика до квадратный кусок железа (Fe 37) толщиной 1 мм со сторонами = диаметр чувствительной поверхности, который вызовет изменение на выходе датчика. Расстояние будет уменьшаться для других материалы и формы. Испытания проводят при 20ºC с подача постоянного напряжения. Это расстояние действительно включает ± 10% производственный допуск.

Мощность Источник питания: Диапазон напряжения питания, в котором будет работать датчик. в.

Макс. Ток переключения: Допустимая величина непрерывного тока проходить через датчик, не вызывая повреждения датчика. Он указан как максимальное значение.

Мин. Ток переключения: Это минимальное значение тока, которое должен протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Макс. Пиковый ток: Максимальный пиковый ток указывает максимальное текущее значение, которое датчик может выдержать за ограниченный период времени времени.

Остаток Ток: Ток, протекающий через датчик при он в открытом состоянии.

Мощность Drain: Количество тока, необходимое для работы датчика.

Напряжение Падение: Падение напряжения на датчике при движении максимальная загрузка.

Короткий Защита цепи: Защита от повреждения датчика если нагрузка закоротит.

Эксплуатация Частота: Максимальное количество циклов включения/выключения, которое устройство способно за одну секунду. Согласно EN 50010, этот параметр измеряется динамическим методом, показанным на рис. инжир. 1 с датчиком в положениях (а) и (б). S — операционная расстояние, а m — диаметр датчика. Частота дается формулой на рис. 2.

Повторяемость (%Sn): Разница между любыми значениями рабочего расстояния измеряется в течение 8 часов при температуре от 15ºC -30ºC и напряжение питания с отклонением <= 5%.

Гистерезис (%Sn): Расстояние между точкой включения подход привода и точка «выключения» отступление привода. Это расстояние снижает количество ложных срабатываний. Его значение дается в процентах от рабочего расстояния или расстояние. См. рис. 3

Заподлицо Монтаж: Для установки рядом моделей для скрытого монтажа. см. рис. 4а. Модели без скрытого монтажа могут быть встроены в металл по рис. 4б. рядом см. рис. 4в. Sn = рабочее расстояние.