電容式接近開關(guān)的使用(物位檢測(cè))課件

電容式接近開關(guān)的使用一、任務(wù)描述與分析本次任務(wù)就是學(xué)習(xí)如何利用電容式接近開關(guān)和其它器件設(shè)計(jì)了一種控制水龍頭開與關(guān)的系統(tǒng)。

2/6/20231最聰明的水龍頭：電容式感應(yīng)式2/6/20232振蕩電路感應(yīng)電極被測(cè)物體二、相關(guān)知識(shí)

1.什么是電容式接近開關(guān)

2/6/20233被檢測(cè)物體可以是導(dǎo)電體、介質(zhì)損耗較大的絕緣體、含水的物體（例如飼料、人體等）；可以是接地的，也可以是不接地的。調(diào)節(jié)接近開關(guān)尾部的靈敏度調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)被測(cè)物不同來改變動(dòng)作距離。2/6/20235電容式接近開關(guān)外形齊平式非齊平式2/6/20236非齊平式接近開關(guān)的安裝非齊平式安裝時(shí)，傳感器高于安裝支架，易損壞。2/6/202372/6/202392工作原理2/6/202310電容式傳感器的感應(yīng)面由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很像“打開的”電容電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串接在RC振蕩回路內(nèi)。當(dāng)一個(gè)目標(biāo)朝著電容器的電極靠近時(shí)，電容器的容量增加。通過后極電路的處理，將停振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測(cè)有無物體存在的目的。該傳感器能檢測(cè)到金屬物體，也能檢測(cè)到非金屬物體，對(duì)金屬物體可獲得最大的動(dòng)力作距離，對(duì)非金屬物體動(dòng)作距離決定于材料的介電常數(shù)ε。分析原理：2/6/2023111、溫度對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的影響及解決方法環(huán)境溫度的改變將引起電容式傳感器各部分零件幾何尺寸和相互間幾何位置的變化，從產(chǎn)生附加電容變化。而產(chǎn)生附加電容變化。尤其對(duì)于變間隙型電容傳感其極板間距僅為幾十微米至幾百微米，溫度引起的尺寸相對(duì)變化就可能相當(dāng)大，從而造成很大的特性溫誤差動(dòng)極板定極板絕緣材料2/6/2023132、溫度對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的影響及解決方法由上式可見，在設(shè)計(jì)電容傳感器時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)合理的初始電容量決定間隙d0，然后根據(jù)材料的線膨脹系數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇h1和h2，以盡量滿足上式的溫度補(bǔ)償條件。1、選用溫度膨脹系數(shù)小、幾何尺寸穩(wěn)定的材料。（陶瓷、鐵鎳合金）2、采用差動(dòng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)。3、在測(cè)量電路中加以補(bǔ)償。

2/6/2023142、電容電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)

理想條件下，平行板電容器的電場(chǎng)均勻分布于兩極板相互覆蓋的空間，但實(shí)際上，在極板的邊緣附近，電場(chǎng)分布是不均勻的，從而使電容的實(shí)際計(jì)算公式變得相當(dāng)復(fù)雜。這種電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)相當(dāng)于傳感器并聯(lián)了一個(gè)附加電容，其結(jié)果使傳感器的靈敏度下降和非線性增加。

2/6/2023153、寄生電容的影響

我們知道，任何兩個(gè)導(dǎo)體之間均可構(gòu)成電容聯(lián)系。電容式傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體(包括儀器中的各種元件甚至人體)之間產(chǎn)生電容聯(lián)系，這種電容稱為寄生電容。由于傳感器本身電容很小，所以寄生電容可能使傳感器電容量發(fā)生明顯改變；而且寄生電容極不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致傳感器特性的不穩(wěn)定，對(duì)傳感器產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。解決方法：1、靜電屏蔽。（即將電容器極板放置在金屬殼體內(nèi)，并將殼體良好接地。）2、引出線也必須用屏蔽線，且屏蔽線外3、采用驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)，也稱雙層屏蔽等電位傳輸技術(shù)。將電極引出線進(jìn)行內(nèi)外雙層屏蔽2/6/202317（二）典型工業(yè)用接近開關(guān)圖4-16CLG型M18×70電容式接近開關(guān)外型圖2/6/202318電容式接近開關(guān)在液位測(cè)量控制中的使用2/6/202319