Nguyên tắc làm việc của cảm biến điện dung
Cảm biến điện dung dựa trên các loại tụ điện khác nhau làm các yếu tố cảm biến, bởi vì những thay đổi đo được sẽ dẫn đến thay đổi tụ điện, thông qua mạch đo, các thay đổi tụ điện có thể được chuyển đổi thành đầu ra tín hiệu điện. Đo kích thước của tín hiệu điện, có thể đánh giá kích thước đo được. Đó là cách các cảm biến điện dung hoạt động.
Ưu điểm của cảm biến điện dung
1, ổn định nhiệt độ tốt
Giá trị điện dung của cảm biến điện dung nói chung là độc lập với vật liệu điện cực, có lợi cho việc lựa chọn các vật liệu có hệ số nhiệt độ thấp, và do nhiệt rất nhỏ của nó, ít ảnh hưởng đến sự ổn định. Cảm biến điện trở bị mất đồng, dễ làm nóng không trôi.
2. Cấu trúc đơn giản
Cảm biến điện dung có cấu trúc đơn giản, dễ sản xuất và đảm bảo độ chính xác cao, và có thể được thực hiện rất nhỏ để đạt được một số phép đo đặc biệt; Có thể hoạt động ở nhiệt độ cao, bức xạ mạnh và từ trường mạnh và môi trường khắc nghiệt khác, có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ lớn, chịu được áp suất cao, tác động cao, quá tải, v.v. Có thể đo sự khác biệt giữa nhiệt độ cao và áp suất thấp, cũng có thể đo công việc từ tính.
3. Phản ứng năng động tốt
Cảm biến điện dung do lực hút tĩnh điện giữa tấm tích điện nhỏ (khoảng vài 10 ^ (5) N), với vai trò của năng lượng, và vì phần chuyển động của nó có thể được thực hiện rất nhỏ rất mỏng, chất lượng rất nhẹ, vì vậy tần số vốn có của nó rất cao, thời gian phản hồi động ngắn, có thể hoạt động dưới một vài tần số MHZ, đặc biệt phù hợp với số đo động. Và bởi vì tổn thất trung bình của nó là nhỏ có thể sử dụng nguồn cung cấp năng lượng tần số cao hơn, vì vậy tần số làm việc của hệ thống cao. Nó có thể được sử dụng để đo các thông số với sự thay đổi tốc độ cao.
4, đo không tiếp xúc và độ nhạy cao
Đo không tiếp xúc rung động hoặc lệch tâm của trục quay, giải phóng mặt bằng xuyên tâm của vòng bi nhỏ, v.v. Khi sử dụng phép đo không tiếp xúc, cảm biến điện dung có tác dụng trung bình và có thể làm giảm ảnh hưởng của độ nhám bề mặt phôi đối với phép đo.
Cảm biến điện dung ngoài những ưu điểm trên, nhưng cũng vì sức hút tĩnh điện giữa tấm tích điện rất nhỏ, lực đầu vào cần thiết và năng lượng đầu vào rất nhỏ, vì vậy nó có thể đo áp suất rất thấp, lực và gia tốc rất nhỏ, dịch chuyển, v.v., có thể làm rất nhạy cảm, độ phân giải cao, có thể cảm nhận được 0,01μm hoặc thậm chí dịch chuyển nhỏ hơn. Do sự mất mát nhỏ của không khí và các phương tiện truyền thông khác, số dư bằng không được tạo ra bởi cấu trúc vi sai và kết nối với loại cầu là rất nhỏ, vì vậy mạch được phép thực hiện độ phóng đại cao, để thiết bị có độ nhạy cao.
Nhược điểm của cảm biến điện dung
1, trở kháng sản lượng cao, khả năng chịu tải kém.
Bất kể loại cảm biến điện dung nào, bị giới hạn bởi kích thước hình học của tấm điện cực, điện dung của nó rất nhỏ, thường là hàng chục đến hàng trăm phương pháp da (pF), do đó trở kháng đầu ra của cảm biến điện dung rất cao, lên đến ~ ω. Do trở kháng sản lượng cao, công suất đầu ra nhỏ, khả năng phụ tải kém, dễ bị nhiễu bên ngoài và hiện tượng không ổn định, thậm chí không thể làm việc nghiêm túc.
2. Tụ cầu ký sinh có ảnh hưởng lớn.
Tụ điện ban đầu của cảm biến điện dung là rất nhỏ, nhưng tụ điện của cáp chì kết nối cảm biến và mạch điện tử, tụ điện đi lạc của mạch điện tử và tụ điện của tấm tụ điện và dây dẫn xung quanh và tụ ký sinh trùng khác là lớn. Sự tồn tại của điện dung ký sinh không chỉ làm giảm độ nhạy của phép đo, mà còn gây ra sản lượng phi tuyến. Bởi vì tụ điện ký sinh là ngẫu nhiên. Do đó, cảm biến đang ở trạng thái làm việc không ổn định. Ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường.