Velegnet til Cummins L10 N14 M11 olietrykssensor 4921485

Kapacitiv positionssensor

1. Kapacitiv positionssensor er en berøringsfri positionssensor, som normalt består af tre dele: detektionsområde, beskyttelseslag og skal. De kan måle den nøjagtige position af målet, men kun objektet. Hvis det målte objekt ikke er ledende, er det stadig nyttigt at måle dets tykkelse eller tæthed.

2. Ved måling af et ledende objekt har udgangssignalet intet at gøre med objektets materiale, fordi for en kapacitiv forskydningssensor er alle ledere den samme elektrode. Denne type sensor bruges hovedsageligt i diskdrev, halvlederteknologi og højpræcisions industriel måling, men den kræver meget høj nøjagtighed og frekvensrespons. Når de bruges til at måle ikke-ledere, bruges kapacitive positionssensorer normalt til at detektere etiketter, belægninger og måle tykkelsen af ​​papir eller film.

3. Kapacitiv positionssensor blev oprindeligt brugt til at måle den lineære forskydningsafstand, der spænder fra flere millimeter til flere nanometer, og målingen blev afsluttet ved at bruge de elektriske egenskaber for ledningsevne. Et objekts evne til at lagre ladning kaldes kapacitans. En almindelig kondensatoranordning til opladningslagring er en pladekondensator. Kapacitansen af ​​pladekondensatoren er direkte proportional med elektrodearealet og dielektricitetskonstanten og omvendt proportional med afstanden mellem elektroderne. Derfor, når afstanden mellem elektroderne ændres, ændres kapacitansen også. Kort sagt, kapacitiv positionssensor bruger denne egenskab til at fuldføre positionsdetektering.

4. En typisk kapacitiv positionssensor inkluderer to metalelektroder med luft som dielektrikum. En elektrode på sensoren er en metalplade, og den anden elektrode på kondensatoren er sammensat af et ledende objekt, der skal detekteres. Når der påføres en spænding mellem lederpladerne, etableres et elektrisk felt mellem pladerne, og de to plader lagrer henholdsvis positive ladninger og negative ladninger. Kapacitiv positionssensor anvender normalt AC-spænding, hvilket får ladningen på pladen til at ændre polaritet regelmæssigt, så ændringen af ​​målpositionen kan detekteres ved at måle kapacitansen mellem de to plader.

5. Kapacitansen bestemmes af afstanden mellem pladerne, dielektrikumets dielektriske konstant og afstanden mellem pladerne. I de fleste sensorer vil arealet og dielektrisk konstant af elektrodepladen ikke ændre sig, kun afstanden vil påvirke kapacitansen mellem elektroden og målobjektet. Derfor kan kapacitansændringen vise målpositionen. Gennem kalibrering har sensorens udgangsspændingssignal et lineært forhold til afstanden mellem detektionstavlen og målet. Dette er sensorens følsomhed. Det afspejler forholdet mellem udgangsspændingsændring og positionsændring. Enheden er normalt 1V/ mikron, det vil sige, at udgangsspændingen ændres 1V for hver 100 mikron.

6. Når en spænding påføres detektionsrummet, vil der blive genereret et diffust elektrisk felt på det detekterede objekt. For at reducere interferens tilføjes et beskyttende lag. Den påfører den samme elektromotoriske kraft i begge ender af detektionsområdet for at forhindre, at det elektriske felt i detektionsrummet lækker. Ledere uden for andre detektionsområder vil danne et elektrisk felt med det beskyttende lag og vil ikke forstyrre det elektriske felt mellem målet og detektionsområdet. På grund af det beskyttende lag er det elektriske felt i detektionsområdet konisk. Det projicerede område af det elektriske felt, der udsendes af detektionselektroden, er 30 % større end detektionsområdet. Derfor skal diameterområdet for det detekterede objekt være mindst 30 % større end sensorens registreringsområde.