电容式接近开关的工作原理

作者:旗林   发布时间:2013/3/28

电容式接近开关的工作原理

工作原理图:

   

电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成,很象"打开的"电容器电极,该两个电极构成一个电容,串接在RC振荡回路内。

电源接通时,RC振荡器不振荡,当一目标朝着电容器的电靠近时,电容器的容量增加,振荡器开始振荡。通过后级电路的处理,将振和振荡两种信号转换成开关信号,从而起到了检测有无物体存在的目的,该传感器能检测金属物体,也能检测非金属物体,对金属物体可以获得最大的动作距离,对非金属物体作距离决定于材料的介电常数,材料的介电常数越大,可获得的动作距离越大。

常见物质介电常数表


介质名称

介电常数

介质名称

介电常数

介质名称

介电常数

空气

1

干燥煤粉

2.2

湿沙

15~20

聚苯乙烯颗粒

1.05~1.5

石膏

1.8~2.5



21

洗衣粉

1.1~1.3

食用油

2~4

胶乳

24

液态煤气

1.2~1.7

粮食

2.5~4.5

乙醇

25

塑料粒

1.5~2

干燥沙

3~4

炭灰

25~30

玻璃片

1.2~2.2

沥青

4~5

矿石

250

奶粉

1.8~2.2

水泥

4~6

丙醇

20~30

汽油

1.9

甲醚

5

甲醇

30

环乙醇

2

异氰酸脂

7.5

甘油

37

柴油

2.1

丁醇

11



81

 

旗林牌电容式接近开关优点:

旗林牌电容式传感器可实现非接触的,独立的检测。并且对于导电材料和非导电材料均可实现可靠检测。因此,电容式传感器可以适用于某些电感式传感器无法检测的应用场合。电容式传感器典型的应用是距离和位置的测量,以及弯曲强度,厚度,液位控制,偏心度,同心度,形变,磨损和震动的检测。

构造和功能

每个旗林牌电容式传感器的感应元件是由一个传感器电极和一个屏蔽层电极组成的。这两个同轴金属电极共同组成一个电容器。当被测物体(金属材质或非金属材质)接近传感器表面时,它同时进入了由这两个电极构成的电场,从而使这个电容器的电容量发生变化;也就是说,具有RC振荡器电路的电容器,其电容量会随着被测物体的接近而增加(电容量的变化量为ΔC)。只有在达到ΔC的电容变化量的时候,RC振荡器电路才能开始振荡,产生振幅。这样,当被测物体接近时,RC振荡器电路产生的振幅会由比较器电路检测到,并且通过输出级电路形成输出信号。

齐平式安装

在齐平式安装时,旗林牌电容式传感器会产生一个直线型的电场(见左图)。常用于从远处检测固体材料(例如:塑料颗粒、平板、纸箱、成堆的纸、瓶子、木屑等)或者透过玻璃容器或塑料容器检测其内部的液体。

非齐平式安装

在非齐平式安装时,旗林牌电容式传感器会产生一个圆锥型的电场(见左图)。常用于接触式地(检测面与被测物相接触)检测被测物(例如颗粒、油或水)。

影响因素

旗林牌电容式传感器同样可以用来检测非导体材料,诸如塑料、木材、玻璃等。由导体材料制成的被测物体会在传感器的感应面形成一个反向电极,由极板A和极板B构成了串联电容CA和CB,该串联电容的电容量总是大于无被测物激励时由电极A和B所构成的电容量。因为金属材料具有高导电性,所以金属被测物可以获得最大的开关距离;同时,在使用电容式传感器的时候,不必像使用电感式传感器那样,对不同的金属采用不同的衰减系数。将非导体材料(绝缘体)放在电容器的电极A和电极B之间,会使其电容量增加,其增加量取决于介电常数εr,而电容量的增加量是与开关距离的增大量成正比的。所有液体和气体的介电常数均是高于空气的。一般来说,材料的介电常数越大,可获得的开关距离就越大。测试有机材料(木材、谷物等)时,开关距离在很大程度上取决于其水份含量(水的介电常数为80)。