Primerno za senzor tlaka olja Cummins L10 N14 M11 4921485

Kapacitivni senzor položaja

1. Kapacitivni senzor položaja je brezkontaktni senzor položaja, ki je običajno sestavljen iz treh delov: območja zaznavanja, zaščitne plasti in lupine. Lahko izmerijo natančen položaj tarče, vendar le objekta. Če merjeni predmet ni prevoden, je vseeno koristno izmeriti njegovo debelino ali gostoto.

2. Pri merjenju prevodnega predmeta izhodni signal nima nobene zveze z materialom predmeta, ker so za kapacitivni senzor pomika vsi vodniki enaka elektroda. Ta vrsta senzorja se večinoma uporablja v diskovnih pogonih, polprevodniški tehnologiji in visokonatančnih industrijskih meritvah, vendar zahteva zelo visoko natančnost in frekvenčni odziv. Kadar se uporabljajo za merjenje neprevodnikov, se kapacitivni senzorji položaja običajno uporabljajo za zaznavanje nalepk, premazov in merjenje debeline papirja ali filma.

3. Kapacitivni senzor položaja je bil prvotno uporabljen za merjenje razdalje linearnega premika v razponu od nekaj milimetrov do nekaj nanometrov, meritev pa je bila zaključena z uporabo električnih značilnosti prevodnosti. Sposobnost predmeta, da shrani naboj, se imenuje kapacitivnost. Običajna kondenzatorska naprava za shranjevanje naboja je ploščni kondenzator. Kapacitivnost ploščnega kondenzatorja je neposredno sorazmerna s površino elektrode in dielektrično konstanto ter obratno sorazmerna z razdaljo med elektrodama. Zato se s spremembo razdalje med elektrodama spremeni tudi kapacitivnost. Z eno besedo, kapacitivni senzor položaja uporablja to lastnost za popolno zaznavanje položaja.

4. Tipičen kapacitivni senzor položaja vključuje dve kovinski elektrodi z zrakom kot dielektrikom. Ena elektroda senzorja je kovinska plošča, druga elektroda kondenzatorja pa je sestavljena iz prevodnega predmeta, ki ga je treba zaznati. Ko med ploščama prevodnika pride do napetosti, se med ploščama vzpostavi električno polje, obe plošči pa shranita pozitivne in negativne naboje. Kapacitivni senzor položaja običajno sprejme AC napetost, zaradi česar naboj na plošči redno spreminja polariteto, tako da je spremembo ciljnega položaja mogoče zaznati z merjenjem kapacitivnosti med obema ploščama.

5. Kapacitivnost je določena z razdaljo med ploščama, dielektrično konstanto dielektrika in razdaljo med ploščama. Pri večini senzorjev se površina in dielektrična konstanta plošče elektrode ne spremenita, le razdalja bo vplivala na kapacitivnost med elektrodo in ciljnim predmetom. Zato lahko sprememba kapacitivnosti pokaže ciljni položaj. S kalibracijo ima signal izhodne napetosti senzorja linearno razmerje z razdaljo med zaznavno ploščo in tarčo. To je občutljivost senzorja. Odraža razmerje med spremembo izhodne napetosti in spremembo položaja. Enota je običajno 1V/mikron, kar pomeni, da se izhodna napetost spremeni za 1V vsakih 100 mikronov.

6. Ko je napetost uporabljena v zaznavnem prostoru, se bo na zaznanem predmetu ustvarilo razpršeno električno polje. Za zmanjšanje motenj je dodan zaščitni sloj. Uporablja enako elektromotorno silo na obeh koncih območja zaznavanja, da prepreči uhajanje električnega polja v prostoru za zaznavanje. Prevodniki zunaj drugih območij zaznavanja bodo tvorili električno polje z zaščitno plastjo in ne bodo motili električnega polja med tarčo in območjem zaznavanja. Zaradi zaščitne plasti je električno polje v območju detekcije stožčasto. Projicirana površina električnega polja, ki ga oddaja zaznavna elektroda, je 30 % večja od zaznavne površine. Zato mora biti območje premera zaznanega predmeta vsaj 30 % večje od območja zaznavanja senzorja.