Passend für Cummins L10 N14 M11 Öldrucksensor 4921485

Kapazitiver Positionssensor

1. Der kapazitive Positionssensor ist ein berührungsloser Positionssensor, der normalerweise aus drei Teilen besteht: Erfassungsbereich, Schutzschicht und Hülle. Sie können die genaue Position des Ziels messen, aber nur das Objekt. Auch wenn das Messobjekt nicht leitfähig ist, ist es dennoch sinnvoll, seine Dicke oder Dichte zu messen.

2.Bei der Messung eines leitfähigen Objekts hat das Ausgangssignal nichts mit dem Material des Objekts zu tun, da bei einem kapazitiven Wegsensor alle Leiter dieselbe Elektrode sind. Diese Art von Sensor wird hauptsächlich in der Festplattenlaufwerk-, Halbleitertechnik- und hochpräzisen industriellen Messung eingesetzt, erfordert jedoch eine sehr hohe Genauigkeit und einen sehr hohen Frequenzgang. Bei der Messung von Nichtleitern werden kapazitive Positionssensoren üblicherweise zur Erkennung von Etiketten, Beschichtungen und zur Messung der Dicke von Papier oder Folie eingesetzt.

3. Der kapazitive Positionssensor wurde ursprünglich zur Messung des linearen Verschiebungsabstands im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Nanometern verwendet. Die Messung wurde mithilfe der elektrischen Eigenschaften der Leitfähigkeit vervollständigt. Die Fähigkeit eines Objekts, Ladung zu speichern, wird als Kapazität bezeichnet. Ein übliches Kondensatorgerät zur Ladungsspeicherung ist ein Plattenkondensator. Die Kapazität des Plattenkondensators ist direkt proportional zur Elektrodenfläche und Dielektrizitätskonstante und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Elektroden. Wenn sich daher der Abstand zwischen den Elektroden ändert, ändert sich auch die Kapazität. Kurz gesagt, der kapazitive Positionssensor nutzt diese Eigenschaft, um die Positionserkennung abzuschließen.

4. Ein typischer kapazitiver Positionssensor umfasst zwei Metallelektroden mit Luft als Dielektrikum. Eine Elektrode des Sensors ist eine Metallplatte und die andere Elektrode des Kondensators besteht aus einem zu erkennenden leitfähigen Objekt. Wenn zwischen den Leiterplatten eine Spannung angelegt wird, entsteht zwischen den Platten ein elektrisches Feld und die beiden Platten speichern jeweils positive und negative Ladungen. Kapazitive Positionssensoren verwenden normalerweise Wechselspannung, wodurch die Ladung auf der Platte regelmäßig ihre Polarität ändert, sodass die Änderung der Zielposition durch Messung der Kapazität zwischen den beiden Platten erkannt werden kann.

5. Die Kapazität wird durch den Abstand zwischen den Platten, die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und den Abstand zwischen den Platten bestimmt. Bei den meisten Sensoren ändern sich die Fläche und die Dielektrizitätskonstante der Elektrodenplatte nicht, nur der Abstand beeinflusst die Kapazität zwischen der Elektrode und dem Zielobjekt. Daher kann die Kapazitätsänderung die Zielposition anzeigen. Durch die Kalibrierung steht das Ausgangsspannungssignal des Sensors in einer linearen Beziehung zum Abstand zwischen der Detektionsplatine und dem Ziel. Dies ist die Empfindlichkeit des Sensors. Es spiegelt das Verhältnis der Ausgangsspannungsänderung zur Positionsänderung wider. Die Einheit beträgt normalerweise 1 V/Mikrometer, d. h. die Ausgangsspannung ändert sich alle 100 Mikrometer um 1 V.

6.Wenn eine Spannung an den Detektionsraum angelegt wird, wird auf dem detektierten Objekt ein diffuses elektrisches Feld erzeugt. Um Störungen zu reduzieren, wird eine Schutzschicht hinzugefügt. Es übt an beiden Enden des Detektionsbereichs die gleiche elektromotorische Kraft aus, um zu verhindern, dass das elektrische Feld im Detektionsraum austritt. Leiter außerhalb anderer Erkennungsbereiche bilden mit der Schutzschicht ein elektrisches Feld und stören nicht das elektrische Feld zwischen dem Ziel und dem Erkennungsbereich. Aufgrund der Schutzschicht ist das elektrische Feld im Erfassungsbereich kegelförmig. Die projizierte Fläche des von der Detektionselektrode emittierten elektrischen Feldes ist 30 % größer als der Detektionsbereich. Daher muss der Durchmesserbereich des erfassten Objekts mindestens 30 % größer sein als der Erfassungsbereich des Sensors.