Емкостные датчики получили свое название по принципу действия. Он основывается на изменении емкости конденсатора, выполняющего роль чувствительно элемента при внесении в чувствительную зону объектов. В результате емкостные датчики выдают сигнал. Он, в свою очередь, преобразуется в конкретные показатели, отражаемые считываемым прибором. Главными преимуществами емкостных датчиков являются высокая степень чувствительности и сравнительно небольшая инерционность. Устройства позволяют обнаружить как металлические, так и диэлектрические объекты.
Емкостные датчики находят широкое применение во многих промышленных отраслях в системах координирования производственными процессами. С их помощью удается определить, подсчитать и позиционировать металлические и неметаллические объекты. Емкостные датчики позволяют контролировать уровень заполнения резервуаров жидкостями или сыпучими веществами. Устройства выполняют функцию выключателя на автоматизированных производственных линиях, конвейерах и т. д.
Компания «ОвенКомплектАвтоматика» предлагает заказать емкостные датчики по стоимости, рекомендованной производителем. Наши специалисты помогут подобрать нужные приборы, а также расскажут об особенностях их монтажа и эксплуатации.
Сделать заказ можно по телефонам +7 (495) 663-663-5, +7 (800) 600-49-09.
Между датчиком и окружающей средой существует электростатическое поле. Датчик работает на определение изменения емкости в этой цепи. Между окружающей средой и датчиком существует электростатическое поле, при изменении емкости в данном поле (при попадании в поле любого объекта) происходит срабатывание. При работе с объектами из различных материалов расстояния срабатывания могут уменьшаться, и для предварительных расчетов нужно пользоваться графиком корректировки Srв зависимости от Еr, материала.
Датчик имеет чувствительную поверхность, образованную двумя электродами конденсатора, включенного в цепь обратной связи высокочастотного генератора. Приближение объекта воздействия из металла или диэлектрика к чувствительной поверхности увеличивает емкость между электродами конденсатора и вызывает увеличение амплитуды колебаний генератора. При достижении амплитудой генератора порогового значения, схемой управления формируется выходной сигнал электронного ключа датчика, который используется для коммутации электрических цепей и сигнализации.
По способу исполнения все емкостные измерительные преобразователи можно разделить на одноемкостные и двухъемкостные датчики.
Последние бывают дифференциальными и полудифференциальными.
Одноемкостный датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. К его минусам относится значительное влияние внешних факторов, таких как влажность и температура.
Для компенсации указанных погрешностей применяют дифференциальные конструкции. Недостатком таких датчиков по сравнению с одноемкостными является необходимость как минимум трех (вместо двух) экранированных соединительных проводов между датчиком и измерительным устройством для подавления так называемых паразитных емкостей. Однако этот недостаток окупается существенным повышением точности, стабильности и расширением области применения таких устройств.
В некоторых случаях дифференциальный емкостный датчик создать затруднительно по конструкторским соображениям (особенно это относится к дифференциальным датчикам с переменным зазором). Однако если и при этом образцовый конденсатор разместить в одном корпусе с рабочим, выполнить их по возможности идентичными по конструкции, размерам, применяемым материалам, то будет обеспечена значительно меньшая чувствительность всего устройства к внешним дестабилизирующим воздействиям. В таких случаях можно говорить о полудифференциальном емкостном датчике, который, как и дифференциальный, относится к двухъемкостным.
Специфика выходного параметра двухъемкостных датчиков, который представляется как безразмерное соотношение двух размерных физических величин (в нашем случае – емкостей), дает основание именовать их датчиками отношения. При использовании двухъемкостных датчиков измерительное устройство может вообще не содержать образцовых мер емкости, что способствует повышению точности измерения.
- Различные конструктивные исполнения от М12 до Ø55 мм.
- Материал корпуса: алюминий, пластмасса, нержавеющая сталь, никелированная латунь, фторопласт.
- Регулировка расстояния срабатывания.
- Наличие задержки срабатывания и/или отключения.
- Взрывобезопасные емкостные датчики.
- Возможность работы в условиях повышенного давления до 20МПа.
- Степень защиты IP67, IP68.
По сравнению с другими датчиками емкостные бесконтактные выключатели обладают
- регистрируют электропроводящие и неэлектропроводящие материалы в твердом, порошкообразном или жидком состоянии: стекло, керамику, пластмассу, древесину, бумагу, картон, масло, воду, химические вещества;
- работают через неметаллические материалы (например, пластмассу или стекло) при контроле уровня наполнения резервуара.
- сравнительно небольшой коэффициент передачи (преобразования);
- высокие требования к экранировке деталей;
- влияние внешних факторов, таких как влажность и температура
- ложные срабатывания, которые могут быть вызваны, например, налипанием материала, технологическими жидкостями, случайным прикосновением оператора к датчику и др.
Современную промышленность сложно представить без специализированного оборудования. Оно позволяет оптимизировать и ускорить производственные процессы, а определенные операции осуществить без них просто невозможно. Одними из таких приборов являются емкостные датчики. Они представляют собой преобразователи параметрического типа, в которых изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления. О том, как работают, где применяются и какие особенности имеют такие приборы, вы узнаете из данной статьи.
Устройство и принцип работы емкостных датчиков
Конструкция данных приборов сравнительно проста. Стандартный емкостный датчик — это конденсатор, который имеет плоскую или цилиндрическую форму. Одна из его пластин все время перемещается в пространстве. В ходе такого движения происходит изменение расстояния между пластинами, деформация диэлектрика, смена его положения, проницаемости и проч.
Емкость для плоского конденсатора выражается формулой:
— относительная диэлектрическая проницаемость среды, заключенной между обкладками,
— площадь поверхности рассматриваемых обкладок и расстояние между ними соответственно.
Емкостные датчики функционируют следующим образом:
- Генератор формирует электрополе взаимодействия с объектом.
- Демодулятор способствует преобразованию изменения амплитуды высокочастотных колебаний генератора, а также изменению постоянного напряжения.
- Триггер позволяет создать нужный уровень фронта сигнала переключения и значение гистерезиса.
- Усилитель обеспечивает увеличение выходного сигнала до оптимального уровня.
- Светодиодный индикатор отражает положение выключателя и позволяет оперативно настроить устройство.
- Компаунд обеспечивает требуемый уровень защиты от воздействия твердых тел и жидкости.
- Прочный корпус исключает вероятность повреждения конструкции в результате механических воздействий. Как правило, при его изготовлении используется латунь или полиамид.
Активная поверхность емкостных датчиков образуется металлическими электродами. Последние являются частью цепи обратной связи высокочастотного генератора. Приближаясь к активной поверхности емкостного датчика, объект оказывается под воздействием электрического поля. В этот момент генератор формирует колебания. Их амплитуда увеличивается в зависимости от того, насколько близко находится объект.
Какие бывают емкостные датчики?
1. В зависимости от типа исполнения такие устройства подразделяются на следующие виды:
Устройства такого типа имеют достаточно простую конструкцию. По сути, одноемкостный датчик — это конденсатор с переменной емкостью. Существенным недостатком такого прибора является подверженность воздействию внешних факторов, среди которых повышенная влажность, температурные колебания и проч.
Датчики такого типа подразделяются на дифференциальные и полудифференциальные. Первые отличаются устойчивостью к воздействиям негативных внешних факторов, высокой точностью и стабильностью работы. Полудифференциальные преобразователи используются в том случае, если применение дифференциальных моделей затруднительно или невозможно.
2. По принципу действия приборы подразделяются на следующие виды:
Емкостные датчики линейных перемещений. Неэлектрические волны, нуждающиеся в регулярном измерении, отличаются значительным многообразием. Большую их часть составляют линейные перемещения. Для контроля их уровня разработаны специальные емкостные датчики. Задействуя их, можно измерять как большие, так и очень маленькие перемещения.
Емкостные датчики угловых перемещений. По алгоритму работы такие устройства схожи с приборами описанного выше типа. Они позволяют с высокой точностью измерять угловые перемещения в различных диапазонах. Наиболее часто используются многосекционные устройства с переменной площадью обкладок конденсатора. В емкостных датчиках данного типа один из электродов конденсатора фиксируется на валу объекта. Вращаясь, он перемещается. В результате происходит изменение площади перекрытия пластин конденсатора, после чего меняется емкость.
Данные устройства, именуемые также датчиками крена, представляют собой дифференциальные преобразователи наклона, в составе которых присутствует элемент в виде капсулы. Эта деталь включает подложку с планарными электродами, на которые нанесен специальный изоляционный слой. Внутри корпуса устройства находится проводящая жидкость, являющаяся общим электродом чувствительного элемента. Общий электрод вместе с планарными электродами образует дифференциальный конденсатор. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора. Последняя находится, в зависимости от положения корпуса, в вертикальной плоскости. Особенности проектирования инклинометра предполагают наличие линейной зависимости выходного сигнала от угла наклона в рабочей плоскости. При этом параметры в нерабочей плоскости остаются неизменными. На сам сигнал могут оказывать незначительное влияние температурные колебания. Если требуется определить положение плоскости в пространстве, применяются сразу два таких датчика, причем они должны располагаться под углом 90 градусов. Сегодня в продаже представлены компактные датчики с электрическим выходным сигналом, который пропорционален углу наклона прибора. Среди многочисленных достоинств данного оборудования стоит выделить высокую точность измерений, небольшой вес, отсутствие подвижных конструкционных элементов, удобство фиксации и оптимальную стоимость. Благодаря этим преимуществам инклинометры такого типа активно применяются не только на стационарных, но также и на подвижных объектах.
Емкостные датчики уровня. Оборудование такого типа активно применяется в системах контроля и управления технологическими процессами в различных промышленных отраслях (химической, пищевой, фармацевтической и проч.). Они позволяют измерять уровень различных жидкостей, сыпучих материалов, всевозможных вязких сред. Одним из основных достоинств таких приборов является возможность эксплуатации в сложных условиях, к примеру, при образовании конденсата или высокой запыленности.
Датчики (преобразователи) давления. Такие устройства могут иметь одностаторную и двухстаторную конструкцию. Датчики первого типа имеют в своем составе металлическую ячейку. Она поделена на части плоской диафрагмой, на которой располагается статичный электрод. Вместе с диафрагмой он создает переменную емкость. Как только параметры давления с каждой из сторон диафрагмы уравниваются, датчик считается сбалансированным. При изменении давления в камере диафрагма деформируется, в результате чего изменяется емкость. В двухстаторных датчиках диафрагма двигается, в камеру поступает опорное давление. В итоге осуществляется точное измерение дифференциального давления. Уровень погрешности при этом остается незначительным.
Где применяются емкостные датчики?
Такие устройства широко используются во многих отраслях. Емкостные датчики применяются в системах контроля различных производственных процессов. Они позволяют определить уровень заполнения резервуаров, выполняют функцию выключателей на автоматизированных линиях, станках и конвейерах.
Сегодня активно используются датчики приближения. Такие устройства имеют обширный функционал. Они сигнализируют об уровне заполнения стеклянных и пластиковых емкостей и прозрачных упаковок, регулируют натяжение ленты и проч.
В настоящее время наиболее активно используются датчики угловых и линейных перемещений. Их применяют в машиностроительной, энергетической и других промышленных отраслях.
Как уже отмечалось ранее, одними из самых современных и удобных считаются инклинометры. Среди функциональных возможностей этих датчиков стоит выделить следующие:
- возможность эксплуатации в системах горизонтирования платформ;
- определение степени прогиба и деформирования всевозможных опорных и балочных конструкций;
- контроль уровня наклона автодорог в процессе строительства и обслуживания;
- определение углового перемещения объектов в процессе вращения (валы, колеса и проч.).
Основные преимущества емкостных датчиков
Среди достоинств таких приборов стоит отметить следующие:
- сравнительно небольшие габариты;
- экономичность, обусловленная невысоким уровнем энергопотребления;
- отсутствие в конструкции сложных механизмов и большого количества контактов;
- высокая чувствительность;
- устойчивость к изнашиванию и длительный эксплуатационный срок;
- удобство приспособления формы устройства к разного рода конструкциям.
Недостатки емкостных датчиков
- достаточно невысокий коэффициент преобразования;
- обеспечение хороших показателей работы на довольно большой частоте;
- повышенные требования к экранировке элементов.
Обратившись в компанию «ОвенКомплектАвтоматика», вы можете заказать различные модификации емкостных датчиков. Вся представленная в продаже продукция сертифицирована и в полной мере соответствует установленным стандартам качества, надежности и безопасности. Именно поэтому она находит широкое применение по всей России.
Оборудование, которое мы реализуем, проходит процедуру обязательного тестирования. Только после этого оно поступает в продажу. Благодаря такому подходу наша компания смогла заручиться доверием клиентов.
Наша компания устанавливает оптимальную стоимость на весь ассортимент. Сотрудничая с производителями оборудования напрямую и не обращаясь к посредникам, мы имеем возможность снижать собственные расходы и исключать необоснованные торговые наценки. Кроме того, наши клиенты получают дополнительные бонусы в виде скидок. На них могут рассчитывать оптовые заказчики, а также покупатели, с которыми мы сотрудничаем на постоянной основе.
В нашей компании действует услуга доставки продукции. Мы привезем оборудование абсолютно бесплатно в любую точку столицы при заказе изделий общей стоимостью свыше 35 000 рублей, а также по области, если итоговая сумма чека составит не менее 100 000 рублей.
Кроме того, мы готовы предложить услуги гарантийного и послегарантийного обслуживания продукции.
Заказать оборудование на сайте нашей компании вы можете в режиме онлайн. Если вам требуется профессиональная консультация, обращайтесь к нашим специалистам по указанному на странице телефону. Они ответят на все возникшие у вас вопросы и при необходимости помогут с оформлением заказа.
