Cảm biến điện dung hoạt động như thế nào
Cảm biến điện dung sử dụng các loại tụ điện khác nhau làm yếu tố cảm biến. Do sự thay đổi về giá trị đo được, điện dung của tụ điện sẽ thay đổi. Thông qua mạch đo, sự thay đổi điện dung có thể được chuyển đổi thành đầu ra tín hiệu điện. Bằng cách đo độ lớn của tín hiệu điện, cường độ đo được có thể được đánh giá. Đây là nguyên tắc làm việc cơ bản của cảm biến điện dung.
Ưu điểm của cảm biến điện dung
1. Ổn định nhiệt độ tốt
Giá trị điện dung của cảm biến điện dung thường độc lập với vật liệu điện cực, có lợi cho việc lựa chọn vật liệu có hệ số nhiệt độ thấp và ít ảnh hưởng đến sự ổn định do tạo nhiệt rất nhỏ. Cảm biến điện trở bị mất đồng, dễ dàng tạo ra sự trôi dạt bằng không do sinh nhiệt.
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; nó có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, bức xạ mạnh và từ trường mạnh, và có thể chịu được nhiệt độ lớn Thay đổi, chịu được áp suất cao, tác động cao, quá tải, v.v.; có thể đo nhiệt độ cực cao và chênh lệch áp suất thấp, và cũng có thể đo công việc từ tính.
3. Phản ứng năng động tốt
Do lực hút tĩnh điện nhỏ giữa các tấm điện cực (khoảng một vài 10 ^(-5)N), cảm biến điện dung đòi hỏi rất ít năng lượng, và phần di động của nó có thể được thực hiện rất nhỏ và mỏng, nghĩa là khối lượng Nó rất nhẹ, vì vậy tần số tự nhiên của nó cao, thời gian phản hồi động ngắn và nó có thể hoạt động ở tần số của một số megahertz, đặc biệt thích hợp cho các phép đo động. Và do mất điện môi nhỏ, nó có thể được cung cấp năng lượng ở tần số cao hơn, vì vậy hệ thống hoạt động ở tần số cao. Nó có thể được sử dụng để đo các thông số thay đổi nhanh chóng.
4. Đo không tiếp xúc và độ nhạy cao
Đo không tiếp xúc rung động hoặc độ 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 hiệu ứng trung bình, có thể làm giảm ảnh hưởng của độ nhám bề mặt của phôi lên phép đo.
Ngoài những ưu điểm trên, cảm biến điện dung có thể đo áp suất cực thấp, lực và gia tốc nhỏ, dịch chuyển, v.v. Nó có thể được thực hiện rất nhạy cảm, với độ phân giải cao, và có thể cảm nhận được sự dịch chuyển của 0,01μm hoặc thậm chí nhỏ hơn. Do sự mất mát nhỏ của môi trường như không khí, không còn lại được tạo ra khi cấu trúc vi sai được kết nối trong một loại cầu là nhỏ, vì vậy mạch được phép thực hiện khuếch đại phóng đại cao, để thiết bị có độ nhạy cao.
Nhược điểm của cảm biến điện dung
1. Trở kháng sản lượng cao và 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 picofarads (pF), vì vậy 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, công suất phụ tải kém và dễ bị ảnh hưởng bởi sự can thiệp từ bên ngoài và gây ra sự bất ổn, và thậm chí không thể hoạt động trong trường hợp nghiêm trọng.
2. Điện dung ký sinh có ảnh hưởng rất lớn.
Điện dung ban đầu của cảm biến điện dung là rất nhỏ, trong khi điện dung của cáp dẫn kết nối cảm biến và mạch điện tử, điện dung đi lạc của mạch điện tử và điện dung được hình thành bởi tấm điện dung và các dây dẫn xung quanh tương đối lớn. Sự tồn tại của điện dung ký sinh không chỉ làm giảm độ nhạy đo, mà còn gây ra đầu ra phi tuyến. Vì điện dung ký sinh thay đổi ngẫu nhiên, cảm biến ở trạng thái làm việc không ổn định, ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.