Zamonaviy sanoatni va insonning kundalik faoliyatini ham barcha turdagi elektron qurilmalarsiz tasavvur etib bo'lmaydi. Ular bizga hamma narsada yordam berishadi va ularsiz ba'zi texnologik operatsiyalarni umuman bajarib bo'lmaydi. Kapasitiv sensorni ham shunday "yordamchilar"ga murojaat qilish kerak.
Bu parametrik turga muvofiq ishlab chiqarilgan konvertorlarning nomi. Bunday qurilmalar bilan ma'lum hajmni o'lchash ba'zi muhim parametrlar o'zgarganda sig'imning o'zgarishi tufayli amalga oshiriladi. Oddiy qilib aytganda, kondansatör sig'imining o'zgarishi ba'zi tashqi omillar ta'sirida baholanadi.
Kapasitiv sensor qanday ishlaydi
Kapasitiv datchiklar shunday. Ularning ishlash printsipi unchalik murakkab emas, lekin uni tushunish uchun siz biror narsani bilishingiz kerak. Birinchidan, kondansatkichning sig'imini aniqlash tamoyilini eslaylik. Bu amal quyidagi formula yordamida ifodalanadi:
S=eₒS/d.
Bu ibora maktab fizikasi kursidan koʻpchilikka maʼlum, ammo xotirani yangilash va har bir oʻzgaruvchi nimani anglatishini eslab qolish zarar qilmaydi:
- S - kondansatör plitasining maydoni.
- Ε - kondansatkichni qurishda ishlatiladigan dielektrik materialning nisbiy o'tkazuvchanligi.
- eₒ - fizikada vakuumning o'tkazuvchanligini shunday belgilash odatiy holdir.
- d - dielektrik plastinka qalinligi yoki materialning bir necha qatlamlari orasidagi masofa.
Shunday qilib, yuqoridagi formuladan kelib chiqadiki, kondansatör sig'imini o'zgartirish oson. Qandaydir tarzda dielektrik materialning plastinka maydoniga, plitalar orasidagi masofaga yoki to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarishda ishlatiladigan materialning o'tkazuvchanligiga ta'sir qilish kifoya. Shunga ko'ra, ma'lum bir qiymatni tanlash faqat dizaynerlar qurilma uchun qo'ygan vazifalar ro'yxatiga bog'liq.
Shunday qilib, siz hatto o'z qo'llaringiz bilan sig'imli sensorni yasashingiz mumkin, chunki konstruktiv nuqtai nazardan bu oddiy tekis yoki silindrsimon kondansatör bo'lib, uning plitalaridan biri doimo kosmosda boshqariladigan harakatni boshdan kechiradi, bu esa boshqariladigan harakatni boshdan kechiradi. sig'imning o'zgarishiga. Shuni yodda tutingki, yuqoridagi formula faqat chekka effektlarni butunlay e'tiborsiz qoldirsangiz to'g'ri bo'ladi. Bu haqda maqolamizning yakuniy qismida ko'proq gaplashamiz.
Bilish kerakki, bu turdagi elektron qurilmalar ob'ektlarning burchak va chiziqli harakatlarini o'lchash, hajmini, qo'llaniladigan ishini, namligini, faol moddaning konsentratsiyasini va boshqa xususiyatlarni hisoblash uchun intensiv ravishda qo'llaniladi. Savolning konstruktiv tomoniga kelsak,zikr etilgan asboblar tekislik-parallel, silindrsimon holatlarda, pinli elektrodlar bilan, dielektrik materialdan yasalgan qistirma bilan va umuman usiz amalga oshiriladi.
Kapasitiv sensorlar shunday ishlaydi. Ulardan ba'zilarining ishlash printsipi ayniqsa batafsil ma'lum bo'lishi kerak. Ushbu maqolada sizga foydali bo'lishi mumkin bo'lgan bir nechta formulalarni taqdim etamiz.
Ba'zi turdagi sensorlarning ishlash printsipini tavsiflash uchun formulalar
Dielektrik plitalar maydonida mumkin bo'lgan o'zgarish darajasi sensori quyidagi tenglama yordamida juda oson tasvirlanishi mumkin:
S=eₒaX/d.
Bu holda "X" ostida ishlatiladigan elektrodlarning bir-biriga yopishish uzunligini bildiradi. Shunga ko'ra, "a" kondansatkichning o'zi plitalarining kengligini bildiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday qurilmalar sanoatning turli sohalarida o'z qo'llanilishini topdi, bu erda ular burchak miqdorini eng aniq o'lchash uchun ishlatiladi. Bu holda konvertorning quvvati quyidagi ifoda orqali topiladi:
S=eₒ(r₂- r₁)/2d(phₒ-ph).
Sezuvchanlikni aniq oʻlchash uchun biroz boshqacha formuladan foydalanish kerak:
K=eₒ(r₂- r₁)/2d.
Keling, ushbu tenglamalarning bir qismi boʻlgan oʻzgaruvchilar nimani anglatishini aniqlaymiz:
- r₁ - kondansatör plitasining ichki radiusi;
- r₂ - bir xil plastinkaning tashqi radiusi;
- ph – bir-biriga yopishish burchagining hozirda oʻlchangan (joriy) qiymati;
- phₒ - qoplama burchagining dastlabki qiymati.
Nihoyat, o'zgaruvchan havo bo'shlig'iga ega bo'lgan sig'im o'lchagichning ishlash printsipini tavsiflovchi matematik ifodani tahlil qilamiz:
C=eₒS/(dₒ-X).
Dₒ birlamchi bo'shliqqa ishora qiladi, X harfi esa plastinkaning siljish miqdorini bildiradi, deb taxmin qilish qiyin emas. Eslatma! Statik xarakteristikalar faqat chiziqli bo'lmaganligi sababli, bu turdagi daraja sensori odatda qiymati 0,1 dₒ dan oshmaydigan juda kichik siljishlarni o'lchash uchun ishlatiladi. Tabiiyki, bu qurilmalar aniq muhandislik sohasida katta talabga ega, bunda kichikroq xatolik ham jiddiy muammolarga olib kelishi mumkin.
Ulardan qayerda foydalanish mumkin?
Ularni qoʻllash sohalari juda xilma-xildir. Shunday qilib, deyarli barcha sohalarda siz ushbu qurilmalar tomonidan boshqariladigan operatsiyalarni topishingiz mumkin. Ular turli tanklarni to'ldirishni nazorat qilish uchun ishlatiladi va ularning tarkibi suyuq, quyma yoki gazsimon (gaz sensori) bo'lishi mumkin.
Ularning sanoatda va insonning oddiy ishlab chiqarish faoliyatida tarqalishi qanchalik yuqori bo'lsa, bunday qurilmalarning dizayni shunchalik ishonchli va sodda. Birgalikda bu xususiyatlar shu qadar yaxshiki, ulardan hatto neft tankerlari omborlarining nihoyatda agressiv sharoitlarida ham foydalanish mumkin.
Bundan tashqari, sig'imli sensordan konveyer liniyasi yoki mashinada chegara o'tkazgich sifatida foydalanish mumkinishlab chiqarish sexi. Bu, shuningdek, turli mexanizmlarning eng aniq joylashuvi uchun zarur.
Yaqinlik sensorlari
Ammo hozirda aynan bir xil printsip asosida ishlab chiqarilgan yaqinlik sensorlari alohida talabga ega. Ulardan foydalanish doirasi yanada kengroq. Bu qurilmalarning tiyin narxi va sanoatning deyarli barcha turlarida ishlash qobiliyati bilan bog'liq. Biroq, bunday turdagi qurilmalar eng ko'p talab qilinadigan sanoat tarmoqlari mavjud:
- Shaffof plastik yoki shisha idishlarni suyuqlik bilan toʻldirishni nazorat qiling.
- Xuddi shunday funktsiyani ular oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarishda (shu jumladan bolalar) bajaradilar, bu erda tayyor mahsulot shaffof materiallardan tayyorlangan idishlarga qadoqlanadi. Yoqilg'i sig'imi sensori kabi asboblarning ishlashi xuddi shu printsipga asoslanadi.
- Oʻrash simlari uzilishi mumkin boʻlgan xavfli hududlarni boshqarish uchun.
- Konveyer tasmasi shikastlanishi mumkin boʻlgan shunga oʻxshash joylarni kuzatish.
- Mahsulot turini parcha-parcha nazorat qilish (sanoq qutilari, butilkalar, paketlar).
Bu elektron qurilmalar nozik muhandislik, energetika va boshqa koʻplab sohalarda eng keng tarqalgan sensorlar turi ekanligi ajablanarli emas.
Englinometrlar
Soʻnggi yillarda nisbatan keng tarqalgan asboblar kichik oʻlchamli sigʻimli inklinometrlar boʻlib, ular elektr chiqish signalini beradi, ularning kattaligi foydalanilayotgan datchikning egilish burchagiga toʻgʻridan-toʻgʻri proportsionaldir.
Engushbu qurilmalardan foydalanishning umumiy asosiy yo'nalishlari: platformani tekislash tizimlari, har xil turdagi qo'llab-quvvatlovchi nurlarning egilishi va texnik deformatsiyasini aniqlash, shuningdek, avtomobil va temir yo'l yo'llarining qiyaligini hatto ularni qurish bosqichida ham eng aniq nazorat qilish.
Bundan tashqari, bunday qurilmalar yordamida ular og'ir transport vositalari va boshqa transport vositalari, liftlar va sanoat ekskavatorlarining rulonlarini aniqlaydilar, shuningdek, o'ta katta hajmdagi qishloq xo'jaligi va sanoat mashinalariga nisbatan burchakli siljish darajasini aniqlaydilar. hajmi.
Kapasitiv yonilg'i darajasi sensorlari neft sanoatida juda muhimdir. Ular hatto bir safarda o'nlab va yuz minglab tonna qayta ishlangan neft mahsulotlarini tashuvchi supertankerlarda ham qo'llaniladi. Ushbu qurilmalar ishlab chiqarish xonasida juda ko'p kondensat hosil bo'lishi va yuqori darajadagi chang sharoitida ham juda samarali (bir xil gaz sensori).
Ular, shuningdek, mutlaq va nisbiy bosim darajalarining kattaligini, shuningdek, dielektrik materialning qalinligini o'lchashda o'z qo'llanilishini topadilar, bu haqiqatan ham kuchli kondansatörler ishlatiladigan deyarli barcha sohalarda juda muhimdir.
Kapasitiv sensorlarning asosiy afzalliklari
Shuni ta'kidlash kerakki, sig'im sensori bir oz boshqacha printsiplarga muvofiq ishlab chiqarilgan shunga o'xshash qurilmalar bilan solishtirganda juda ko'p afzalliklarga ega. Keling, ushbu KPIlarning asosiy afzalliklarini sanab o'tamiz:
- Ishlab chiqarishda ularnihoyatda oddiy. Bundan tashqari, ularni ishlab chiqarishda eng oddiy va arzon materiallardan foydalanish mumkin. Muhim neft sanoati ob'ektlarida ishlatiladigan yonilg'i darajasining sig'imli sensorlari ham juda oddiy o'lchamlarga ega va elektr energiyasini iste'mol qilishning eng past darajasiga ega. Bu xususiyatlarning barchasi bilan ular yuqori sezuvchanlik darajasi bilan ajralib turadi, bu ko'pincha qimmatroq qurilmalar uchun erishib bo'lmaydi.
- Aslida siz oʻz qoʻlingiz bilan sigʻimli datchik yasashingiz mumkin, uning asosi sifatida har qanday koʻproq yoki kamroq ishonchli va yuqori sifatli sanoat kondansatkichlaridan foydalaning.
- Ularning kontaktlari yo'q (bitta oqim kollektori juda kamdan-kam qo'llaniladi), bu xonada yuqori chang va namlik sharoitida ishlash uchun juda foydali.
- Xizmat muddati nihoyatda uzoq, qurilma bir necha marta oʻzining arzon narxini “qayta qoʻlga kiritish”ga muvaffaq boʻladi. Shunga ko'ra, sig'imli sensor (uning narxi 1200-1700 rubl oralig'ida) juda foydali xariddir.
- Asbobning harakatlanuvchi qismini harakatga keltirish hayratlanarli darajada oz kuch talab etadi.
- Qurilmani faqat sanoat faoliyatida ishlatiladigan deyarli barcha toifadagi uskunalar bilan birlashtirish juda oson.
Salbiy ball
Afsuski, har bir sig'imli datchikning ma'lum kamchiliklari bor, bu esa u yoki bu turdagi uskunadan hamma joyda foydalanishni qiyinlashtiradi. Keling, ularni batafsil sanab o'tamiz:
- Konversiya (ya'ni uzatish) nisbati nisbatanpast.
- Kichik oʻlcham va dizaynning soddaligi ekranlash qurilmalari sifatiga ancha yuqori talablar qoʻyilishiga yordam beradi.
- Yaxshi sig'im darajasi sensori (va shunga o'xshash boshqa o'lchash moslamalari) faqat 50 Gts standart qiymatidan ancha yuqori chastotada samarali ishlashi mumkin.
Muhim eslatmalar
Hammasi yomon emas. Ko'pgina ishlab chiqaruvchilar dizayndagi minimal o'zgarishlar bilan mukammal sensorli ekranlash ko'rsatkichlariga erishadilar. Foydalanish chastotasiga kelsak, amalda ular sanoatda keng qo'llaniladigan 400 Gts qiymatida ajoyib natijalarni ko'rsatadi.
Asosiy formulaning toʻgʻriligi haqida faqat chekka effekti eʼtiborga olinmasagina gapirgan edik. Ammo shu bilan birga, dielektrik plitalar orasidagi masofa o'z o'lchamlari bilan solishtirish mumkin bo'lsa, u haqiqatan ham salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkinligini bilish foydalidir. Bunga qo'shimcha ravishda, salbiy ta'sir katta darajada oddiygina himoya halqa yordamida tekislanishi mumkin. Bunday holda, effektning ta'sir chegaralari qo'llaniladigan qoplamalar chegarasidan ancha uzoqroqqa o'tkazilishi mumkin.
Yana bir bor, xuddi shunday bosim datchiklari ajoyib soddaligi bilan ajralib turadi, bu esa hayratlanarli darajada barqaror, bardoshli va arzon dizaynlarni yaratish imkonini beradi. Agar siz ishlatiladigan dielektrikning to'g'ri geometrik o'lchamlarini tanlasangiz, unda bunday kondansatör ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallar haqida juda ko'p tashvishlanishingiz shart emas.
Shunday qilib, sensor korpusini ishlab chiqarish uchun to'g'ri metall markasini tanlab, qurilma sig'imining o'zgarishiga va uning ko'rsatkichlarining noto'g'riligiga olib kelishi mumkin bo'lgan kuchli harorat o'zgarishlarini ham deyarli e'tiborsiz qoldirish mumkin. Albatta, bu bosim sezgichlari va boshqa shunga o'xshash ko'rsatkichlarni agressiv ekologik omillardan iloji boricha ehtiyotkorlik bilan ajratish zaruratini butunlay yo'q qilmaydi. Oddiyligiga qaramay, yuqori namlik va yuqori radiatsiya darajasi qurilma ishonchliligiga o'ta salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Datchiklar tasnifi
Sanoatda qo'llaniladigan ularni ishlab chiqarish usullari barcha ishlab chiqarilgan sensorlar turlarini ikkita katta guruhga bo'lish imkonini beradi: bitta sig'imli va ikki quvvatli. Oxirgi nav differensial va yarim differentsialga bo'linadi. Keling, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.
Bitta sig'imli qurilma. Bunday holda, sig'im sensori davrlari juda oddiy, chunki ularning asosiy qismi eng keng tarqalgan o'zgaruvchan kondansatördir. Afsuski, hatto ozgina ko'tarilgan namlik va harorat ko'rsatkichlarning aniqligiga juda sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Shu sababli, ko'pincha turli xil sensorlarning noto'g'ri ishlashi sodir bo'ladi. Bunday xatolarning hajmini tenglashtirish uchun differensial tuzilmalardan foydalanish kerak.
Ikki sig'imli sensor. Aslida, u shunday tabaqalashtirilgan tuzilma. Ko'pincha siz ushbu sxema bo'yicha ishlab chiqarilgan kapasitiv darajadagi sensorni topishingiz mumkin. Ushbu qurilmalar oldingi modelning asosiy kamchiliklaridan saqlanib qolgan, ammo o'zlarining zaif tomonlariga ega.tomonlar. Ularning eng muhim kamchiliklari - bu qurilmaning o'zi va sirt o'rtasida ikkita yoki uchta ekranlangan simlardan foydalanish zarurati, chunki bu parazit sig'imlarni bostirishning yagona yo'li.
Biroq, bu holatda juda murakkab sig'imli sensor sxemalarini e'tiborsiz qoldirish oson, chunki buning evaziga siz juda aniq va sezgir qurilmaga ega bo'lasiz.
Datchiklarning oʻziga xos dizayni
Ko'p hollarda (dizayn nuqtai nazaridan) bunday qurilmalarni yaratish juda muammoli. Bu, ayniqsa, o'zgaruvchan sig'im darajasiga ega sensorni yaratish zarur bo'lganda to'g'ri keladi. Biroq, amaliyot shuni ko'rsatadiki, ishlab chiqarishda ishlatiladigan materiallarning to'g'ri kalibrlashi va yuqori ishlashi bilan ko'plab muammolar deyarli to'liq hal qilinadi. Ikki sig'imli sensorlar ishlab chiqaruvchilari ko'pincha bunday qiyinchiliklarga duch kelishadi.
Umuman olganda, ushbu turdagi o'lchov vositalarining o'ziga xosligi shundaki, ular aniq jismoniy ifoda va qiymatga ega bo'lgan ikkita jismoniy miqdorning (sig'imlarning) o'lchovsiz nisbati sifatida ifodalanishi mumkin. Shunday qilib, ularni xavfsiz tarzda "munosabat sensori" deb atash mumkin. Ushbu qurilmalarning afzalligi (katta plyus!) Ularning dizaynida umuman mos yozuvlar ko'rsatkichlari bo'lmasligi mumkin, bu esa haqiqatan ham ekstremal vaziyatlarda va sharoitlarda ishonchliligini sezilarli darajada oshiradi.
Chiziqli siljish datchiklarining xususiyatlari
Barcha elektr bo'lmagan miqdorlarko'pincha sanoat sharoitida nazorat qilinishi kerak, juda xilma-xil va ko'p qirrali. Qattiq nazorat qilinadigan chora-tadbirlarning muhim qismi kosmosda turli xil sirtlarning burchakli va hatto chiziqli siljishidir. Agar siz ishchi bo'shliqda mutlaqo bir xil elektr maydoniga ega bo'lgan kondansatkichdan foydalansangiz, unda quyidagi ikki turdagi elektron sensorlarni yasash unchalik qiyin emas:
- Qaysi elektrod maydoni oʻzgaruvchan boʻladi.
- Ushbu elektrodlar orasida oʻzgaruvchan boʻshliq boʻlganlar.
Birinchi tur haqiqatan ham katta harakatlarni tuzatish uchun eng mos ekanligini tushunish oson, ikkinchi turdan foydalanganda siz hatto kosmosda tananing bunday harakatlarini ham sezishingiz mumkin, ularning kattaligi atigi bir necha mikron. !
Burchak siljishlarini aniqlash uchun sensorlar
Umuman olganda, dizayn va maqsad nuqtai nazaridan ular biz ko'rib chiqqan turga deyarli o'xshash. O'xshashlik, shuningdek, elektrodlarning o'zgaruvchan maydoni bo'lgan sensorlar katta o'lchovlar uchun va elektrodlarning o'zlari orasidagi o'zgaruvchan masofa bilan - kichiklar uchun ishlatilishi kerakligida ham namoyon bo'ladi. Qoida tariqasida, bunday qurilmalar kondensator plitalarining maydonini o'zgartirish imkoniyati bilan ko'p qismli ishlab chiqariladi.
Buni amalga oshirish uchun birinchi elektrod harakatlanuvchi milga biriktiriladi, uning aylanish jarayonida u ikkinchisiga nisbatan o'z o'rnini o'zgartiradi, bu esa dielektrik plitalarning bir-biriga yopishish maydonini o'zgartirishni ta'minlaydi. kondansatör. Tabiiyki, bu holda sig'imning o'zgarishi aniqlanadi.
Xulosa
Shunday qilib, biz ushbu darajadagi qurilmalarning asosiy xususiyatlarini ko'rib chiqdik, ularni qo'llash sohalari, dizayn xususiyatlari, ishlash tamoyillari va mumkin bo'lgan texnik echimlarni bilib oldik. Maqolada tushunganingizdek, sig'imli sensorlarning keng tarqalganligi va ularning juda yuqori mashhurligi bunday qurilmalarning juda jozibali narxiga va hatto qiyin ekologik sharoitlarda ham uzoq xizmat qilish muddatiga asoslanadi.
Bularning barchasi konstruktiv nuqtai nazardan, ushbu hisoblagichlarning barchasi oddiy kondansatörler bo'lib, ulardan foydalanishning biroz g'ayrioddiy usuli bilan ajralib turadiganligi sababli mumkin. Biroq, umumiy ma'noda asboblarning ishlash tamoyillarini aks ettiruvchi matematik formulalarni qayta ko'rib chiqish orqali o'zingiz bilib olishingiz mumkin.
