Spkb-optics.ru

СПКБ Оптик
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Емкостные бесконтактные выключатели принцип действия

Прибор сигнализирующий емкостной

Обычно мы думаем о конденсаторе, как имеющем фиксированную величину, определяемую площадью двух проводящих пластин, расстоянием между ними и диэлектрической проницаемостью материала между пластинами. Мы, конечно, не можем изменить физические размеры конденсатора, просто прикоснувшись к нему, но мы можем изменить диэлектрическую проницаемость, так как палец человека обладает диэлектрическими характеристиками, отличающимися от материала (предположительно воздуха), который он вытесняет. Это правда, что палец не будет находиться в настоящей области диэлектрика, т.е. в изолирующем пространстве непосредственно между проводниками, но такое «вторжение» в конденсатор необязательно:


Влияние пальца на сенсорную кнопку в качестве диэлектрика

Как показано на рисунке, чтобы изменить диэлектрические характеристики, нет необходимости помещать палец между пластинами, поскольку электрическое поле конденсатора распространяется в окружающую среду.

Оказывается, что человеческая плоть является довольно хорошим диэлектриком, потому что наши тела состоят в основном из воды. Относительная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 1, а относительная диэлектрическая проницаемость воздуха лишь немного выше (около 1,0006 на уровне моря при комнатной температуре). Относительная диэлектрическая проницаемость воды намного выше, около 80. Таким образом, взаимодействие пальца с электрическим полем конденсатора представляет собой увеличение относительной диэлектрической проницаемости, и, следовательно, приводит к увеличению емкости.

Устройство и принцип работы емкостных датчиков

Конструкция данных приборов сравнительно проста. Стандартный емкостный датчик — это конденсатор, который имеет плоскую или цилиндрическую форму. Одна из его пластин все время перемещается в пространстве. В ходе такого движения происходит изменение расстояния между пластинами, деформация диэлектрика, смена его положения, проницаемости и проч.

Емкость для плоского конденсатора выражается формулой:

, где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заключенной между обкладками, и — площадь поверхности рассматриваемых обкладок и расстояние между ними соответственно.

Емкостные датчики функционируют следующим образом:

  1. Генератор формирует электрополе взаимодействия с объектом.
  2. Демодулятор способствует преобразованию изменения амплитуды высокочастотных колебаний генератора, а также изменению постоянного напряжения.
  3. Триггер позволяет создать нужный уровень фронта сигнала переключения и значение гистерезиса.
  4. Усилитель обеспечивает увеличение выходного сигнала до оптимального уровня.
  5. Светодиодный индикатор отражает положение выключателя и позволяет оперативно настроить устройство.
  6. Компаунд обеспечивает требуемый уровень защиты от воздействия твердых тел и жидкости.
  7. Прочный корпус исключает вероятность повреждения конструкции в результате механических воздействий. Как правило, при его изготовлении используется латунь или полиамид.
Читать еще:  Автоматический выключатель селективный кэаз

Активная поверхность емкостных датчиков образуется металлическими электродами. Последние являются частью цепи обратной связи высокочастотного генератора. Приближаясь к активной поверхности емкостного датчика, объект оказывается под воздействием электрического поля. В этот момент генератор формирует колебания. Их амплитуда увеличивается в зависимости от того, насколько близко находится объект.

Принцип емкостного измерения

Емкость системы – это ее способность хранить электрический заряд, который является одним из основных электрических параметров. Самая простая модель конденсатора (устройство для хранения электрического заряда) будет состоять из двух электрических проводников или пластин, разделенных диэлектриком:

Для модели конденсатора представленной выше емкость (в фарадах) определяется по формуле:

Где: А – площадь пластины (WxL); εr – диэлектрическая проницаемость межпластинного материала; ε – электрическая постоянная 8,85х10 -12 Ф/м; d – расстояние между пластинами в метрах;

Когда датчик заряжен, он создает электрическое поле:

Ёмкостный датчик

Эту страницу предлагается объединить со страницей Емкостной уровнемер. Пояснение причин и обсуждение — на странице Википедия:К объединению/31 октября 2021. Обсуждение длится не менее недели (). Не удаляйте шаблон до подведения итога обсуждения.

Емкостный сенсорный экран смартфонов

Ёмкостный датчик — преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.

Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика (например сухой контакт). В простейших датчиках это обычно мультивибратор, преобразователь «частота (или скважность)-напряжение» и компаратор. Иногда, если изменение ёмкости в ответ на воздействие невелико, приходится ставить схемы на микроконтроллерах, которые занимаются автоподстройкой чувствительности и нуля датчика.

Ёмкостные датчики получили широкое распространение там, где необходимо контролировать появление слабопроводящих жидкостей, например воды. Это датчики уровня жидкости, датчики дождя в автомобилях, датчики в сенсорных кнопках на бытовой технике (в живых тканях много воды) и т. п.

Читать еще:  850704 выключатель одноклавишный экопласт

Существуют также ёмкостные датчики уровня жидкости, широко используемые для измерения количества топлива на летательных аппаратах. Обычно датчик представляет собой пару вставленных друг в друга металлических цилиндров (иногда сложной формы, чтобы обеспечить линейность характеристики датчика при сложной форме бака), погруженных в топливо. Принцип действия датчиков основан на том, что ёмкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изолятора, а ε у воздуха и топлива различается (порядка 1 и 1,8 соответственно). В результате при заполнении бака топливом возрастает реактивное сопротивление датчика. Питаются ёмкостные топливомеры, как правило, от общей сети ЛА напряжением 115 В частотой 400 Гц, которое для питания датчиков понижается.

Основные преимущества ёмкостных датчиков: высокий порог чувствительности и небольшая инерционность. Основные недостатки: сильное влияние внешних электромагнитных полей.

Специфическая разновидность датчиков — сенсорные экраны на ёмкостном принципе.

  • Бесконтактные датчики
  • Датчик приближения
  1. ↑ Емкостные датчики
  2. ↑ Все про датчики (недоступная ссылка)

Описание емкостных бесконтактных датчиков серии CM

Емкостный бесконтактный датчик используется для определения наличия или контроля положения объектов. Наиболее часто емкостные датчики применяют для контроля уровня жидкостей и сыпучих материалов. При появлении в зоне срабатывания объекта емкостной датчик замыкает или размыкает цепь. Поставляемые емкостные датчики могут быть нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми.

Датчики емкостного типа серии СМ, СМ F применяются для обнаружения предметов из металла, пластмассы, стекла, воды, масла и пр. на расстоянии до 25мм.

Датчики емкостного типа серии СМ, СМ F соответствуют стандарту ISO 9001.

Под заказ возможно утопленное исполнение датчиков.

Блок-диаграмма работы

Не являясь прямонаправленным, емкостной датчик измеряет некоторую емкость от объектов, которые постоянно присутствуют в окружающей среде. Поэтому неизвестные объекты обнаруживаются им как увеличение этой фоновой емкости. Она значительно больше, чем емкость объекта, и постоянно изменяется по величине. Поэтому рассматриваемые устройства используются для обнаружения изменений в окружающей среде, а не для обнаружения абсолютного присутствия или отсутствия неизвестного объекта.

При приближении цели к зонду величина электрического заряда или емкости изменяется, что и фиксируется электронной частью датчика. Результат может выводиться на экран или сенсорную панель.

Читать еще:  Основные виды автоматических выключателей

Для производства измерения прибор подключается к печатной плате с сенсорным контроллером. Сенсоры оснащаются управляющими кнопками. Которыми можно включать в работу несколько зондов одновременно.

Сенсорные экраны используют датчики с электродами, расположенными в ряды и столбцы. Они находятся либо на противоположных сторонах основной панели, либо на отдельных панелях, которые разделены между собой диэлектрическими элементами. Контроллер циклически переключается между различными зондами, чтобы сначала определить, к какой строке касаются (направление Y), а затем к какому столбцу (направление X). Зонды часто изготавливаются из прозрачного пластика, что повышает информативность результата измерения.

Отрицательные моменты

К сожалению, каждый емкостной датчик имеет определенные недостатки, которые в той или иной мере затрудняют повсеместное использование данного типа оборудования. Перечислим их более подробно:

  • Коэффициент преобразования (то есть передачи) сравнительно невысок.
  • Малые размеры и простота конструкции способствуют тому, что выдвигаются довольно высокие требования к качеству экранирования приборов.
  • Хороший емкостной датчик уровня (и прочие подобные измерительные приборы) может эффективно работать только на частоте, намного превышающей стандартное значение в 50 Гц.

Вывод

Емкостные извещатели позволяют сформировать сигнал «Тревога» заранее, до того как злоумышленник прикоснулся к охраняемому предмету или поверхности. Их ЧЭ легко замаскировать, можно не отключать в неохраняемое время и они довольно эффективны в применении в музеях, выставочных залах, достаточно лишь оградить защищаемые экспонаты, чтобы к ним не приближались посетители.

Благодаря продвинутым алгоритмам обработки поступающих сигналов такие извещатели можно использовать для охраны участков периметра, где сложно создать полосу отчуждения для использования оптикоэлектронных или радиоволновых извещателей.

Поэтому перед тем, как приступать к подготовке технического задания или проектированию тщательно проанализируйте все слабые места объекта и выберите наиболее эффективные средства защиты.

Если статья показалась Вам интересной, поделитесь ею в социальных сетях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector