Bagaimana Sensor Kapasitif Berfungsi
Sensor kapasitif menggunakan pelbagai jenis kapasitor sebagai elemen penderiaan. Oleh kerana perubahan nilai yang diukur, kapasitansi kapasitor akan berubah. Melalui litar pengukuran, perubahan kapasitisi boleh ditukar menjadi output isyarat elektrik. Dengan mengukur magnitud isyarat elektrik, magnitud yang diukur boleh dinilai. Ini adalah prinsip kerja asas sensor kapasitif.
Kelebihan sensor kapasitif
1. Kestabilan suhu yang baik
Nilai kapasitisi sensor kapasitif secara amnya bebas daripada bahan elektrod, yang kondusif untuk pemilihan bahan dengan pekali suhu rendah, dan kerana penjanaan haba yang sangat kecil, kestabilan sedikit terjejas. Sensor rintangan mempunyai kehilangan tembaga, yang mudah menjana hanyut sifar kerana penjanaan haba.
2. Struktur mudah
Sensor kapasitif mempunyai struktur yang mudah, mudah dihasilkan dan memastikan ketepatan yang tinggi, dan boleh dibuat sangat kecil untuk mencapai beberapa ukuran khas; ia boleh berfungsi dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, radiasi yang kuat dan medan magnet yang kuat, dan boleh menahan suhu besar Perubahan, menahan tekanan tinggi, kesan tinggi, beban berlebihan, dan lain-lain; boleh mengukur suhu ultra tinggi dan perbezaan tekanan rendah, dan juga boleh mengukur kerja magnet.
3. Sambutan dinamik yang baik
Oleh kerana tarikan elektrostatik kecil antara plat elektrod (kira-kira beberapa 10^(-5)N), sensor kapasitif memerlukan tenaga yang sangat sedikit, dan kerana bahagian bergeraknya boleh dibuat sangat kecil dan nipis, iaitu jisim Ia sangat ringan, jadi kekerapan semula jadinya tinggi, masa tindak balas dinamik adalah pendek, dan ia boleh berfungsi pada frekuensi beberapa megahertz, yang sangat sesuai untuk pengukuran dinamik. Dan kerana kehilangan dielektrik kecil, ia boleh dikuasakan pada frekuensi yang lebih tinggi, jadi sistem beroperasi pada frekuensi tinggi. Ia boleh digunakan untuk mengukur parameter yang berubah dengan cepat.
4. Pengukuran bukan sentuhan dan sensitiviti yang tinggi
Pengukuran getaran atau eksentrik aci berputar, pelepasan radial galas bebola kecil, dan lain-lain. Apabila pengukuran bukan sentuhan digunakan, sensor kapasitif mempunyai kesan purata, yang boleh mengurangkan pengaruh kekasaran permukaan bahan kerja pada pengukuran.
Sebagai tambahan kepada kelebihan di atas, sensor kapasitif boleh mengukur tekanan yang sangat rendah, daya, dan pecutan kecil, anjakan, dll. Ia boleh dibuat sangat sensitif, dengan resolusi tinggi, dan boleh merasakan anjakan 0.01μm atau lebih kecil. Oleh kerana kehilangan medium yang kecil seperti udara, sisa sifar yang dihasilkan apabila struktur pembezaan disambungkan dalam jenis jambatan sangat kecil, jadi litar dibenarkan melakukan penguatan pembesaran yang tinggi, supaya instrumen mempunyai kepekaan yang tinggi.
Kelemahan sensor kapasitif
1. Impedans output yang tinggi dan kapasiti beban yang lemah.
Tidak kira apa jenis sensor kapasitif, terhad oleh saiz geometri plat elektrod, kapasitansinya sangat kecil, secara amnya puluhan hingga beratus-ratus picofarads (pF), jadi impedans output sensor kapasitif sangat tinggi, sehingga ~ Ω. Oleh kerana impedans output yang tinggi, kuasa output kecil, kapasiti beban adalah miskin, dan ia mudah dipengaruhi oleh gangguan luaran dan menyebabkan ketidakstabilan, dan juga tidak dapat berfungsi dalam kes-kes yang teruk.
2. Kapasitansi parasit mempunyai pengaruh yang besar.
Kapasiti awal sensor kapasitif sangat kecil, sementara kapasitansi kabel plumbum yang menghubungkan sensor dan litar elektronik, kapasitansi sesat litar elektronik, dan kapasitansi yang dibentuk oleh plat kapasitif dan konduktor sekitarnya agak besar. Kewujudan kapasitansi parasit bukan sahaja mengurangkan sensitiviti pengukuran, tetapi juga menyebabkan output bukan linear. Oleh kerana kapasitansi parasit berubah secara rawak, sensor berada dalam keadaan kerja yang tidak stabil, yang mempengaruhi ketepatan pengukuran.