一些技術(shù)工程師搞混了電容器位置傳感器和磁感應(yīng)位置傳感器。兩者都應(yīng)用非觸碰技術(shù)性來精確測量部位;兩者都應(yīng)用交流電流狀況,兩者都可以用印刷線路板修建。殊不知,基礎(chǔ)的物理原理是十分不一樣的,這代表著每個(gè)技術(shù)性都合適于特殊的幾何學(xué)和運(yùn)用。Zettlex的技術(shù)經(jīng)理DarranKreit敘述了每個(gè)技術(shù)性身后的基礎(chǔ)物理原理,并簡述了每個(gè)方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
可以說,第一個(gè)電容傳感器是馮·克萊斯特于174五年在德國發(fā)明的,那時(shí)候他遭受了電力電容器的高壓電擊。近期,電容傳感器的總數(shù)大幅度提升,尤其是移動(dòng)手機(jī)和電子計(jì)算機(jī)等便攜式設(shè)備上的觸摸感應(yīng)器。盡管這類感應(yīng)器是溶性感應(yīng)器,但他們并并不是嚴(yán)苛實(shí)際意義上的位移傳感器,由于他們檢驗(yàn)到一個(gè)人手指頭的缺少或存有做為旋鈕開關(guān)的替代選擇。
電容器位移傳感器根據(jù)精確測量電容器的轉(zhuǎn)變來工作中。電力電容器是正電荷的集電結(jié),一般包含由相對性較小薄厚的電絕緣層材料或物質(zhì)分隔的2個(gè)金屬片。物質(zhì)有時(shí)候是氣體,有時(shí)候是是非非導(dǎo)電性原材料,如塑膠或瓷器.簡易地說,電力電容器能夠敘述以下:
電感器位置傳感器與電容器位置傳感器的不同點(diǎn)
C=電容器;E=相對介電常數(shù);A=板的重合總面積;D=板間間距
從上邊的公式能夠看得出,電容器隨板間隔(D)和板(A)的重合而轉(zhuǎn)變。這類狀況能夠組成電容器位移傳感器的基本。偏移能夠精確測量徑向(d軸轉(zhuǎn)變)或平面圖方位的板重合(在A中的轉(zhuǎn)變)。有益的是,能夠應(yīng)用PCB技術(shù)性造成電力電容器板,如下圖所示。
針對一切重特大危害,分離出來規(guī)格d務(wù)必比板的總面積小。維數(shù)d一般<毫米。因而,這類技術(shù)性特別適合于荷載或應(yīng)變力精確測量。高靈敏是很有可能的,由于一個(gè)小的偏移(μm)表明相對性很大的轉(zhuǎn)變(小)d維數(shù)。一樣,能夠設(shè)定電容器線形或轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)器,以使偏移造成板的合理重合產(chǎn)生變化。
悲劇的是,電容器對偏移之外的要素也很比較敏感。假如電力電容器板被氣體包圍著,那麼它的相對介電常數(shù)也會(huì)隨溫度和環(huán)境濕度而轉(zhuǎn)變(由于水的相對介電常數(shù)與氣體不一樣)。從電容傳感器觸感感應(yīng)器能夠看得出,周邊物件的危害它更改了周邊的相對介電常數(shù),也會(huì)更改電容器。用觸碰感應(yīng)器,手指頭中的水就會(huì)造成部分相對介電常數(shù)的轉(zhuǎn)變,進(jìn)而造成電容器的轉(zhuǎn)變,開啟電源開關(guān)。頂部提醒假如你難以讓觸摸感應(yīng)器工作中,用舌頭打濕你的手指頭尾端。
一般狀況下,除非是電容傳感器周邊的自然環(huán)境能夠被嚴(yán)控(比如,在密封性模塊中具備可控標(biāo)準(zhǔn)),不然他們不宜于存有外地人化學(xué)物質(zhì)很有可能進(jìn)到或溫度大幅起伏的極端自然環(huán)境。關(guān)鍵的是,由于原有的物理學(xué),規(guī)格d務(wù)必維持較小,并嚴(yán)控相對性于電力電容器板。這相反又必須對精確測量平面圖軸偏移的設(shè)備開展細(xì)心的機(jī)械設(shè)備安裝。
比如,假如應(yīng)用電容傳感器來精確測量轉(zhuǎn)動(dòng),那麼板間的徑向分離出來務(wù)必小心地設(shè)定在緊限內(nèi)。在很多狀況下,假如軟件系統(tǒng)的差別熱變形、震動(dòng)或機(jī)械設(shè)備尺寸公差會(huì)造成空隙d產(chǎn)生變化,進(jìn)而造成精確測量失幀,這很有可能不是具體或不經(jīng)濟(jì)發(fā)展的。一般,高精密的機(jī)械設(shè)備安裝和安裝不是經(jīng)濟(jì)發(fā)展行得通的。
麥克爾·法拉第(MichaelFaraday)變成磁感應(yīng)基本原理鼻祖,他發(fā)覺一個(gè)電導(dǎo)體中的交流電流能夠“誘發(fā)”一個(gè)電流量在第二個(gè)電導(dǎo)體中往反過來的方位流動(dòng)性。自那以后,磁感應(yīng)基本原理被廣泛運(yùn)用于變電器、同歩變電器和線形自變量差動(dòng)保護(hù)變電器(LVDTs)等機(jī)器設(shè)備的部位和速率精確測量。根據(jù)考慮到2個(gè)電磁線圈,即發(fā)送電磁線圈(Tx)和接受電磁線圈(Rx),就可以看得出這一基本理論??捎靡韵鹿接?jì)算:
電感器位置傳感器與電容器位置傳感器的不同點(diǎn)
VRx=-KdITx/dt;*VRx是接受電磁線圈中磁感應(yīng)的工作電壓。*k是由電磁線圈的相對性總面積、幾何圖形樣子、間距和相對性線圈匝數(shù)決策的互感藕合因素。*dITx/dt是發(fā)送電磁線圈中電流量的彈性系數(shù)。
因而,接受數(shù)據(jù)信號與電磁線圈的相對性總面積、幾何圖形樣子和偏移正相關(guān)??墒?,與電容傳感器技術(shù)性一樣,溫度等要素也會(huì)危害電磁線圈的電阻器,對一切部位的精確測量都是會(huì)造成影響。根據(jù)應(yīng)用好幾個(gè)接受電磁線圈和從接受數(shù)據(jù)信號的比例測算部位來清除這一危害。因而,假如溫度轉(zhuǎn)變,因?yàn)楸壤槍σ磺薪o出的部位,數(shù)據(jù)信號全是不會(huì)改變的。有別于電容傳感器方式,磁感應(yīng)技術(shù)性受外地人化學(xué)物質(zhì)似水或污漬的危害要小得多。因?yàn)殡姶啪€圈能夠相對性很遠(yuǎn)的間距,機(jī)械設(shè)備安裝的壓力要輕得多。再一次,它是輔助的基礎(chǔ)比例技術(shù)性。
這類穩(wěn)進(jìn)、靠譜和平穩(wěn)的方式代表著,在標(biāo)準(zhǔn)極端的行業(yè),如國防安全、航天航空、工業(yè)生產(chǎn)和石油化工單位,電感器感應(yīng)器是優(yōu)選的挑選。那麼,假如感應(yīng)感應(yīng)器是這般健碩和靠譜得話,他們?yōu)槭裁床豢梢垣@得更普遍的運(yùn)用呢?回答非常簡單。傳統(tǒng)式的感應(yīng)開關(guān)應(yīng)用一系列盤繞電導(dǎo)體或線軸。鋼絲繩卷筒務(wù)必精確倒絲機(jī),以完成精確的部位精確測量。除此之外,為了更好地得到 強(qiáng)勁的電子信號,必須很多的電纜線。這促使傳統(tǒng)式的感應(yīng)位置傳感器容積大、凈重大、價(jià)格比較貴。
Zettlex技術(shù)性應(yīng)用同樣的磁感應(yīng)基本原理,但包裝印刷,層.流構(gòu)造,而不是創(chuàng)口線軸。這代表著,電磁線圈能夠由蝕刻工藝銅或包裝印刷在普遍的襯底上,如pvc膜、紙、環(huán)氧樹脂聚酰亞胺薄膜乃至瓷器。這類包裝印刷構(gòu)造比繞阻更精準(zhǔn)。因而,以較低的成本費(fèi)、容積和凈重能夠得到 更強(qiáng)的精確測量特性,另外依然維持梳理技術(shù)性的原有可靠性和穩(wěn)健性。
因?yàn)榇鸥袘?yīng)技術(shù)性的工作中間距超過電容器技術(shù)性,這促使電感器位置傳感器的關(guān)鍵構(gòu)件可以安裝相對性比較寬松的尺寸公差。這不但有利于最大限度地減少感應(yīng)器和服務(wù)器機(jī)器設(shè)備的成本費(fèi),并且還使主部件可以被封裝。這使感應(yīng)器可以承擔(dān)十分極端的本地自然環(huán)境,如長期性侵泡、極端化沖擊性、震動(dòng)或可燃性汽體及其煙塵自然環(huán)境的危害。
電磁感應(yīng)噪音敏感度常常被覺得是考慮到磁感應(yīng)位置傳感器的技術(shù)工程師們關(guān)心的難題。充分考慮在電機(jī)風(fēng)罩極端的電磁感應(yīng)自然環(huán)境中,用以換相、速率和部位操縱的在線解析早已應(yīng)用了很多年,這一憂慮是不正確的。