Емкостные сенсоры

Не менее широко для создания сенсоров используют изменения электроемкости чувствительных элементов под влиянием факторов, которые надо контролировать. На рис. 5.3, в качестве примера, в продольном сечении показан цилиндрический конденсатор, в котором внутренний цилиндрический электрод 1 может двигаться вдоль оси цилиндра относительно внешнего цилиндрического электрода 2.

Рис. 5.3 Цилиндрический конденсатор с подвижной сердцевиной как сенсор линейного перемещения

Электрическая емкость цилиндрического конденсатора, как известно, описывается формулой

(5.3)

где – электрическая постоянная; и – радиусы внутренней и внешней обкладок конденсатора; – длина зоны взаимодействия цилиндров. Поэтому в достаточно широком диапазоне емкость пропорциональна длине , т.е. является линейной функцией перемещения сердцевины. Такие конденсаторы успешно используют для точного преобразования в электрический сигнал взаимного положения и перемещения тел.

Электрическая емкость плоского конденсатора описывается, как известно, формулой

(5.4)

где – площадь его пластин; – расстояние между ними; – диэлектрическая проницаемость материала между пластинами. Изменение любой из этих величин приводит к изменению емкости и таким образом может быть зафиксировано. Например, в классических конденсаторах переменной емкости одна группа металлических пластин при повороте вокруг оси сдвигается относительно другой. При этом изменяется площадь их взаимодействия и соответственно электрическая емкость. Такой конденсатор можно использовать, например, как чувствительный элемент в сенсоре угла поворота.

. Примерами ёмкостных электрических сенсоров являются, а) сенсор линейного перемещения, в котором при перемещении внутреннего стержня цилиндрического конденсатора изменяется его ёмкость; б) сенсор давления, в котором ёмкость плоского конденсатора меняется при изменении внешнего давления и соответственно расстояния между пластинами; в) сенсор уровня жидкости, в котором емкость измерительного конденсатора прямо зависит от уровня жидкости; г) гребенчатые газовые сенсоры, в которых ёмкость между двумя гребенчатыми электродами меняется в зависимости от наличия и концентрации в атмосфере молекул определенных паров или газов.

Дата добавления: 2014-01-15