כיצד פועלים חיישנים קיבוליים
חיישנים קיבוליים משתמשים בסוגים שונים של קבלים כרכיבי חישה. עקב השינוי בערך הנמדד, הקיבול של הקבל ישתנה. באמצעות מעגל המדידה ניתן להמיר את השינוי בקיבול לפלט אות חשמלי. על ידי מדידת גודל האות החשמלי, ניתן לשפוט את הגודל הנמדד. זהו עקרון העבודה הבסיסי של חיישנים קיבוליים.
יתרונות חיישנים קיבוליים
1. יציבות טמפרטורה טובה
ערך הקיבול של החיישן הקיבולי אינו תלוי בדרך כלל בחומר האלקטרודה, דבר המסייע לבחירת חומרים בעלי מקדמי טמפרטורה נמוכים, ובגלל ייצור החום הקטן מאוד שלו, היציבות מושפעת מעט. לחיישן ההתנגדות יש אובדן נחושת, שקל ליצור אפס סחיפה עקב יצירת חום.
2. מבנה פשוט
לחיישן הקיבולי יש מבנה פשוט, קל לייצור ומבטיח דיוק גבוה, וניתן להקטין אותו כדי להשיג כמה מדידות מיוחדות; זה יכול לעבוד בסביבות קשות כמו טמפרטורה גבוהה, קרינה חזקה ושדות מגנטיים חזקים, ויכול לעמוד בשינויים בטמפרטורות גדולות, לעמוד בלחץ גבוה, השפעה גבוהה, עומס יתר וכו'; יכול למדוד-טמפרטורה גבוהה במיוחד והפרש לחץ נמוך, ויכול גם למדוד עבודה מגנטית.
3. תגובה דינמית טובה
בשל המשיכה האלקטרוסטטית הקטנה בין לוחות האלקטרודות (בערך כמה 10(-5)N), החיישן הקיבולי דורש מעט מאוד אנרגיה, ומכיוון שניתן להפוך את החלק הנייד שלו לקטן ודק מאוד, כלומר המסה היא קל מאוד, ולכן התדר הטבעי שלו גבוה, זמן התגובה הדינמי קצר, והוא יכול לעבוד בתדרים של כמה מגה-הרץ, מה שמתאים במיוחד למדידות דינמיות. ובגלל ההפסד הדיאלקטרי הקטן שלה, ניתן להפעיל אותה בתדר גבוה יותר, כך שהמערכת פועלת בתדר גבוה. זה יכול לשמש למדידת פרמטרים המשתנים במהירות.
4. מדידה ללא-מגע ורגישות גבוהה
מדידה ללא-מגע של רטט או אקסצנטריות של פירים סיבוביים, מרווח רדיאלי של מיסבים כדוריים קטנים וכו'. כאשר משתמשים במדידה ללא-מגע, לחיישן הקיבולי יש אפקט מיצוע, שיכול להפחית את ההשפעה של חספוס פני השטח של חומר העבודה במדידה.
In addition to the above advantages, capacitive sensors can measure extremely low pressure, force, and small acceleration, displacement, etc. It can be made very sensitive, with high resolution, and can sense displacements of 0.01μm or even smaller. Due to its small loss of medium such as air, the zero residual generated when the differential structure is connected in a bridge type is very small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
חסרונות של חיישנים קיבוליים
1. עכבת מוצא גבוהה ויכולת עומס ירודה.
No matter what type of capacitive sensor, limited by the geometric size of the electrode plate, its capacitance is very small, generally tens to hundreds of picofarads (pF), so the output impedance of the capacitive sensor is very high, up to Ω. Due to the high output impedance, the output power is small, the load capacity is poor, and it is easily affected by external interference and causes instability, and even cannot work in severe cases.
2. לקיבול הטפילי יש השפעה רבה.
הקיבול הראשוני של החיישן הקיבולי קטן מאוד, בעוד הקיבול של כבל העופרת המחבר בין החיישן למעגל האלקטרוני, הקיבול התועה של המעגל האלקטרוני והקיבול שנוצר על ידי הלוח הקיבולי והמוליכים מסביב גדולים יחסית. קיומו של קיבול טפילי לא רק מפחית את רגישות המדידה, אלא גם גורם לפלט לא ליניארי. מכיוון שהקיבול הטפילי משתנה באופן אקראי, החיישן נמצא במצב עבודה לא יציב, מה שמשפיע על דיוק המדידה.