חיישן קיבולי: המנגנון ואת עקרון הפעולה. חיישני קיבולים: יישום

בתעשייה מודרנית, ופעילויות אנושיות אדם היומיום, מדי, אי אפשר לדמיין בלי כל מיני מכשירים אלקטרוניים. הם עוזרים לנו בכל דרך, וחלק ייצור פעולות לביצוע לא יצליח בלעדיהם. לאלה "עוזרים" צריכים לכלול גם חיישן קיבולי.

אז קראו ממירים שנעשו על ידי סוג פרמטרית. מדידה של מכשירי נפח כזה מבוצעת באמצעות וריאציות של קיבול בעת שינוי של פרמטרים חשובים. במילים פשוטות, את השינוי המוערך קיבול תחת השפעת כמה גורמים חיצוניים.

עקרון הפעולה של חיישן קיבולי

זה מה החיישנים קיבולי. עיקרון הפעולה הם לא כל כך קשים, אבל כדי להבין את זה אתה צריך לדעת משהו. ראשית אנו זוכרים את העיקרון של קביעת קיבול של קבלים. פעולה זו באה לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה:

C = εεₒS / δ.

ביטוי זה ידוע לרבים מקורס פיזיקת הספר, אבל זה לא יזיק לרענן את הזיכרון והזכירה שלך, מה שאומר שכל אחד המשתנים:

• S - שטח של צלחות הקבלים.
• E - permittivity היחסי של חומר דיאלקטרי המשמשים לעיצוב קבלים.
• εₒ - כמו בפיסיקה לציון permittivity של מקום פנוי.
• δ - אז זה יכול להיות ייעודי או עובי של צלחת דיאלקטרי, או את המרחק בין כמה שכבות של חומר.

לפיכך, מן הנוסחה לעיל כי קיבול לשנות בקלות. די אם איכשהו לפעול על השטח של הצלחת של חומר דיאלקטרי, מרחק בין הלוחות או ישירות עם החדירות המשמש בייצור של החומר. לפיכך, הבחירה של ערך מסוים תלויה באופן בלעדי ברשימת משימות אשר מעצבי המכשיר שההגדרה.

לפיכך, אנו יכולים אפילו להפוך חיישן קיבולי עם הידיים, כנקודת בונה מבט זה - הקבל שטוח או גלילי כרגיל, אחד צלחת אשר חווה תנועה מבוקרת באופן קבוע בחלל, אשר מוביל שינוי קיבול. יש לזכור כי הנוסחא הנ"ל תקפה רק אם אתה לגמרי מזניחי השפעות קצה. נדברנו עוד על זה בחלק האחרון של מאמר זה.

זה צריך להיות ידוע כי מכשירי אלקטרוניקה כגון משמשים בהרחבה למדידת התקות זוויתית ולינארית של חפצים, חישוב הגודל, העבודה מיושמת, לחות, ריכוז חומר פעיל ומאפיינים אחרים. בהתייחס להיבטים המבניים של השאלה, ואז אמר בחבילות מבוצעות-מקביל מטוס, מעטה גלילית עם אלקטרודות פיניים, עם בטנה של חומר דיאלקטרי, ואפילו בלי זה.

הנה איך להפעיל חיישנים קיבולי. עיקרון הפעולה של חלק מהם צריך לדעת בפירוט רב. במאמר זה אנו נותנים כמה נוסחאות שיכולות להיות שימושי בשבילך.

פורמולה לתאר את עקרון הפעולה של סוגים מסוימים של חיישנים

חיישן רמה עם וריאציה אפשרית של הכיכר צלחות דיאלקטרי יכול להיות בקלות יחסית תיאר באמצעות המשוואה הבאה:

C = εεₒaH / δ.

מאת "X" במקרה הזה מתייחס אורך של חפיפה של אלקטרודות בשימוש. לפיכך, "a" מציין את הרוחב של הצלחות של הקבלים. יצוין כי מכשירים כאלה יושמו בתחומים שונים של תעשייה, שם הם משמשים עבור מדידה מדויקת של ערכים זוויתית. קיבולת של מתמר במקרה כזה נמצא על ידי הביטוי הבא:

C = εεₒ (r₂- r₁) / 2δ * (φₒ-φ).

על מנת למדוד את הרגישות במדויק, אתה צריך להשתמש בנוסחא שונה במקצת:

K = εεₒ (r₁ r₂-) / 2δ.

הבה נראה מה הכוונה לאלו משתנים המהווים חלק משוואות הבאות:

• r₁ - רדיוס פנימי של הצלחות המעבות;
• r₂ - רדיוס החיצוני של אותה צלחת;
• φ - נמדד ברגע (בפועל) הערך של זווית חפיפה;
• φₒ - הערך הראשוני של זווית החפיפה.

לבסוף, אנחנו מסבירים את הביטוי המתמטי המתאר את עקרון הפעולה של מד קיבולי עם פער אוויר מתכווננים:

C = εεₒS / (δₒ-X).

כצפוי, סיווג ראשוני δₒ הבין, אות X זהה כמות העקירה של הצלחת. שימו לב! מאז מאפייני סטטיים אינם ליניארי לחלוטין, בדרך כלל חיישן הרמה מהסוג המשמש למדידת התקות קטנות מאוד, אשר לא תעלינה על הכמות 0,1δₒ. מטבע הדברים, המכשירים האלה הם דרשו מאוד בהנדסה דיוק, שבו אפילו טעויות קטנות יכולות לגרום די בעיות רציניות.

איפה הם יכולים לשמש?

תחומי יישום אפשרי הם מגוונים מאוד. לפיכך, יש לציין כי כמעט בכל הענפים יכולים לפגוש את הפעולה, אשר נשלטות על ידי מכשירים אלה. הם משמשים כדי לשלוט על המילוי של הטנקים השונים, ותכולתן יכולה להיות נוזל, גז או חלקיקים (חיישן גז).

השכיחות של פעילות תעשייתית אדם התעשייה הנורמלית גבוהה, יותר אמינה וקלה יותר לעצב מכשירים כאלה. מהשילוב של תסמינים אלו, הם כל כך טובים שהם יכולים לשמש גם בתנאים אגרסיביים ביותר מחזיקים מכליות נפט.

יתר על כן, חיישן הקיבולים עשוי לשמש כמתג מגבלה על חנות ייצור קו או מכונת מסוע. זה הכרחי עבור המיקום המדויק ביותר של מנגנונים שונים.

חיישני קרבה

אבל עכשיו ביקוש רב חיישני קרבה, אשר עשויים העיקרון זהה בדיוק. טווח השימוש בהם הוא אפילו רחב יותר. זאת בשל המכשירים האגורים העלות שיכול לעבוד כמעט בכל סוגי התעשייה. עם זאת, ישנם תעשייה טיפוסית שבו זה סוג של ציוד הם הפופולרי ביותר:

• בקרה של מכולות השקופות מלא נוזל עשויים פלסטיק או זכוכית.
• פונקציה דומה מבוצעת על ידי אותם בייצור של מוצרי מזון (כולל ילדים), שבו המוצר המוגמר ארוז במיכלים העשויים מחומרים שקופים. על אותו העיקרון המבוסס ואת העבודה של בייל כחיישן דלק קיבולים.
• לניטור אזורים מסוכנים, במידת האפשר שבור תיל מתפתל.
• שליטה במקומות דומים שבו המסוע המוביל יכול להיפגע.
• בנפרד לשלוט על סוג המוצרים המיוצרים (המרה של פחיות, בקבוקים, אריזות).

באופן לא מפתיע, מכשירים אלקטרוניים אלה הם הנפוצים ביותר של תכנון מדויק, ייצור חשמל ותעשיות רבות אחרות במגוון חיישנים.

מדי זוויות

התקנים הפכו נפוצות רק בשנים האחרונות יחסית הם מד שיפוע קיבולי בגודל קטן מתן אות פלט חשמלי שידור בסדר גודל שלו הוא ביחס ישר חיישן זווית בשימוש.

השדה העיקרי הנפוץ ביותר של שימוש במכשירים אלה: מערכת יישור פלטפורמה, קביעת הסטייה והעיוות של סוגים שונים של קורות תמיכה טכניות, כמו גם שליטה מדויקת של כביש, סטייה במסלול רכבת בשלב הבנייה שלהם.

יתר על כן, מכשירים כאלה באמצעות לקבוע את הרול של משאיות וכלי רכב כבדות אחר, מעליות מחפרי תעשייה לברר את מידת התזוזה זוויתית למכונות חקלאיות ותעשייתיות גדולות במיוחד.

מאוד חשובה קיבולי רמת דלק חיישנים בתעשיית הנפט. הם משמשים גם מיכליות הענקית שנושאה בעשרות טיול אחד ומאה אלף טונות של תזקיקים. התקנים אלה יעילים מאוד גם היווצרות מאוד בשפע מעובה ו רמה גבוהה של אזור אבק ייצור (אותו חיישן הגז).

הם מוצאים את השימוש בם ערכי המדידות של רמות הלחץ המוחלטות ויחסים כמו גם את עובי החומר הדיאלקטרי, וזה מאוד חשוב כמעט בכל הענפים שבהם קבל חזק באמת משמשים.

היתרונות העיקריים של חיישנים קיבולי

יצוין כי חיישן הקיבולים יש יתרונות רבים בהשוואה למכשירים דומים נוצרים על עקרונות שונים במקצת. בואו לפרט את היתרונות העיקריים של קיפ הבאה:

• בשנת הייצור, הם פשוט מאוד. בנוסף, החומרים הפשוטים ביותר זולים יכולים לשמש בייצור שלהם. גם חיישני מפלס הדלק קיבולי המשמשים האובייקטים החשובים בתעשיית הנפט יש גודל צנוע מאוד יש את הרמה הנמוכה ביותר של צריכת אנרגיה חשמלית. עם כל המאפיינים הללו, הם נבדלים רמה מעולה של רגישות, אשר לעיתים קרובות בלתי ניתנת להשגה עבור מכשירים יקרים יותר.
• באופן עקרוני, זה יכול להיות חיישן קיבולי עם הידיים, באמצעות כבסיס שלה יותר או פחות קבלים תעשייתי לאמין ואיכותי.
• המגעים להם (לעתים רחוקים מאוד בשימוש אספן נוכחי), אשר הוא מאוד מועיל העבודה בתנאים של אבק גבוה ולחות.
• מאוד חיי שירות ארוכים, היחידה מנהלת שוב ושוב "לכבוש מחדש" העלות הנמוכה שלהם. בהתאם לכך, חיישן קיבולי (שמחירה הוא בטווח 1200-1700 רובל) היא רכישה רווחית מאוד.
• להזזת חלק המטלטלין של המכשיר נדרש לעשות מאמץ קטן באופן מפתיע.
• המכשיר קל מאוד לשלב עם כמעט בכל הקטגוריות של ציוד המשמש רק את הפעילות התעשייתית.

היבטים שליליים

למרבה הצער, כל חיישן קיבולי יש חסרונות מסוימים, אשר במידה מסוימת לסבך את השימוש הנרחב של סוג זה של ציוד. אנו רושמים אותם ביתר פירוט:

• גורם מרה (כלומר, שידור) הוא נמוך יחסית.
• גודל קטן ואת הפשטות של עיצוב לתרום העובדה המועמדת די דרישות גבוהות על איכות מכשירי הקרנה.
• חיישן רמת קיבולים טוב (ומכשירי מדידה דומים אחרים) יכולים לפעול ביעילות רק בתדר גבוה בהרבה מהערך הרם 50 רץ.

הודעות חשובות

עם זאת, כל זה לא כל כך רע. יצרנים רבים מחפשים מאפייני מיגון מעולים של החיישנים על ידי ביצוע שינויים קלים במבנה שלהם. ובאשר תדירות השימוש, בפועל הם מראים תוצאות מעולות בשווי תעשייתי נרחב של 400 הרץ.

כבר דיברנו על נאמנות הנוסחה הבסיסית רק אם מתעלמים אפקט הקצה. אבל כדאי לדעת שזה באמת יכול להיות השפעה שלילית רק במקרה כי המרחק בין הלוחות דיאלקטרי ניתן להשוות גודל משלהם. יתר על כן, את ההשפעה השלילית ניתן לנטרל במידה רבה פשוט באמצעות טבעת השומר. במקרה זה, את ההשפעה של תופעות גבול לא יכולה להעביר הרבה מעבר הצלחות בשימוש.

שוב, נציין כי באותו חיישני לחץ מאופיינים בפשטות מדהימה, אשר מאפשרת לך ליצור מבנה להפליא יציבה, עמיד בעלות נמוכה. אם תבחר את הממדים הגיאומטריים התקינים בשימוש דיאלקטרי משמשים בייצור של קבל כזה חומרים לא יכול מודאגים במיוחד.

לפיכך, להרים את חותמת המתכת כראוי לייצור של דיור החיישן, הוא כמעט זניחה אפילו תנודות טמפרטורה חזקות אשר יכול לגרום לשינוי הקיבול של מכשיר הקריאות לקוית שלה. כמובן, זה לא לייתר את הצורך לבצע חיישני לחץ מבודד יסודיים אינדיקטורים כגון אחרת של גורמים סביבתיים תוקפניים. למרות פשטותם, לחות גבוהה ורמות גבוהות של קרינה עלולה להשפיע לרעה על האמינות של המכשיר.

סיווג של חיישנים

המשמש בתהליכים תעשייתיים לייצור שלהם מאפשרים לך לשתף את כל סוגי חיישנים מיוצרים לשתי קבוצות גדולות: odnoemkostnye ו dvuhemkostnye. הסוג השני מחולק דיפרנציאלי poludifferentsialnye. הבה נבחן אותם ביתר פירוט.

מכשיר Odnoemkostny. במקרה זה מעגל חיישן קיבולי מאוד פשוטה, שכן החלק העיקרי שלהם הוא קבל הנפוצה ביותר עם קיבול משתנה. למרבה הצער, אפילו לחות מוגברת מעט וטמפרטורה יש על הדיוק של סימני השפעה מאוד מוחשית. מסיבה זו, ישנם חיישנים שונים לעתים קרובות תקלה. כדי לנטרל ערך שגיאות כאלה, יש צורך להשתמש במבנה בדיל.

חיישן Dvuhemkostny. למעשה, זה רק מבנה מובחן כזה. היא לעיתים קרובות ניתן לפגוש את חיישן רמת קיבולי מיוצר על ידי תוכנית כזו. התקנים אלה מועברים מן החסרונות העיקריים של הדגם הקודם, אך יש חולשות משלהם. החסרון המשמעותי ביותר הוא הצורך להשתמש שניים או שלושה חוטים מסוככים בין המכשיר עצם ואת השטח, כי רק בדרך זו ניתן לדכא את הקיבול הטפיל שנקרא.

עם זאת, תכנית מתוחכמת למדי של חיישנים קיבולי במקרה הזה זה קל להתעלם, כי בתמורה אתה מקבל מכשיר מדויק ורגיש מאוד.

סגולי חיישני בנייה

במקרים רבים (מנקודת העיצוב של הנוף) יצירה של מכשירים כאלה היא בעייתית. הדבר נכון במיוחד כאשר אתה רוצה ליצור חיישן עם רמות משתנות של קיבולת. עם זאת, הניסיון מלמד כי רבות מהבעיות נפתרות כמעט לחלוטין כיול מדויק וחומרים ביצועים גבוהים המשמשים לייצור. לרוב קשיים אלה בפני מפיקי dvuhemkostnyh חיישנים.

באופן כללי, את הספציפיות של סוג זה של מכשירים למדידה הן שהם יכולים להיות מיוצגים כיחס ממדים של שתי כמויות פיסיות (מכולות) אשר יש ביטוי פיזי מדויק ומשמעות. כך שהם יכולים להיקרא בבטחה "בודק את מערכת היחסים." היתרון של המכשירים האלה (בם יתרון עצום!) הוא שהם בדרך כלל לא יכולים להיות בעיצובו כמה צעדים סטנדרטיים לקרר משפר ואמינות באמת קיצוניים במצבים ובתנאים.

אפיון של מקודדים ליניארי

כל הערכים הלא-החשמליים, אשר נדרש לעתים קרובות כדי לשלוט בסביבה תעשייתית, זה מאוד מגוון ורב פנים. חלק ניכר מהצעדים כפופים לביקורת קפדנית, לעשות תנועות זוויתית ולינארית אפילו סוגים שונים של משטחים בחלל. אם אתה משתמש בקבל כי יש שדה חשמלי אחיד לחלוטין את הפער, זה לא כל כך קשה לעשות חיישנים אלקטרוניים שתיים מהסוגים הבאים:

• באיזה אזור של אלקטרודות הוא משתנה.
• אלה שיש להם פער משתנה בין האלקטרודות.

נקל להבין כי הסוג הראשון הוא המתאים ביותר לתיקון התנועה ממש גדול, תוך שימוש במגוון השני ניתן להבחין גם בכמה תנועת הגוף בחלל, ששוויה הוא שווה רק כמה מיקרונים!

חיישנים לקביעת תזוזה זוויתית

באופן כללי, על ידי עיצוב ומטרה, הם כמעט זהים לחלוטין לסוג הקשר הקודם. דמיון מתבטא בעובדה החיישנים הם האלקטרודות של אזור משתנה צריך לשמש גם מימדים גדולים עם מרחק משתנה בין האלקטרודות עצמם - קטן. בדרך כלל, מכשירים כאלה נעשים רבים-חתך, עם האפשרות של שינוי באזור צלחות הקבלים.

כדי להשיג זאת, אלקטרודה ראשונה מקובעת הפירית המטלטלין ברוטציה בה היא הופכת מיקומה ביחס לאזור השינוי הנוסף, המספק את החפיפה של הצלחות דיאלקטרי של הקבל. מטבע הדברים, כאשר היא רשמה שינוי קיבול.

ממצאים

אז דברנו על המאפיינים הבסיסיים של הרמה של המכשיר, למדו על אזורי השונים יישום, על תכונות העיצוב, עיקרון הפעולה ופתרונות טכניים אפשריים. כפי שניתן להבין מן הכתבה, השכיחות של חיישני קיבולי הפופולריות הגבוהה שלהם מאוד מבוססת על המחיר האטרקטיבי של מכשירים כאלה ואת חיי שירות ארוכים אפילו בתנאים סביבתיים קשים.

כל זה מתאפשר הודות לעובדה, מנקודת המבט בונה, כל מטר אלה הם רק קבלים סטנדרטיים, אשר מאופיינים בדרך מעט לא שגרתית של היישום שלהם. עם זאת, אתה יכול לגלות בעצמך, שוב מסתכל על נוסחאות מתמטיות כי רחב לשקף את עקרונות ללון העבודה.