電容接近開關(guān)的原理與設(shè)計(jì)課件.ppt

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1、任務(wù)五電容傳感器的原理及應(yīng)用項(xiàng)目一電容接近開關(guān)的原理與設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）了解電容傳感器的原理。（2）了解電容傳感器的主要特性。（3）掌握電容傳感器的應(yīng)用?！局R(shí)準(zhǔn)備】電容器是電子技術(shù)的三大類無源元件(電阻、電感和電容)之一，利用電容器的原理，將非電量轉(zhuǎn)換成電容量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)化的器件或裝置，稱為電容式傳感器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變參數(shù)的電容器。一、電容傳感器的工作原理及類型平板電容器的電容量為式中A——兩極板有效面積；d——極距；ε——介電常數(shù)；εr——相對(duì)介電常數(shù)；ε0——真空的介電常數(shù)，ε0=8.85?10-12(F/m)

2、。圖變面積型電容傳感器的結(jié)構(gòu)及原理此時(shí)電容為電容的相對(duì)變化量和靈敏度為式中a—極板的長(zhǎng)度；b—極板的寬度；—在a方向上的位移。角位移式電容傳感器原理圖圖此時(shí)的電容量為圖同心圓桶式變面積式傳感器此時(shí)的電容量為2.變極距式電容傳感器變極距式電容傳感器圖a、結(jié)構(gòu)示意圖b、電容量與極板距離的關(guān)系1－定極板2－動(dòng)極板3－彈性膜片變極距式電容的基本結(jié)構(gòu)電容的相對(duì)變化量和靈敏度分別為差動(dòng)式電容的相對(duì)變化量和靈敏度分別為差動(dòng)結(jié)構(gòu)的變間隙電容傳感器圖3.變介電常數(shù)式介質(zhì)名稱相對(duì)介電常數(shù)εr介質(zhì)名稱相對(duì)介電常數(shù)εr真空1玻璃釉3~5空氣略大于1SiO23~8其他

3、氣體1~1.2①云母5~8變壓器油2~4干的紙2~4硅油2~3.5干的谷物3~5聚丙烯2~2.2環(huán)氧樹脂3~10聚苯乙烯2.4~2.6高頻陶瓷10~160聚四氟乙烯2.0低頻陶瓷、壓電陶瓷1000~10000聚偏二氟乙烯3~5純凈的水80圖變介電常數(shù)式電容傳感器二、電容傳感器測(cè)量電路1.橋式電路電容C1、C2、C3、Cx構(gòu)成電橋的四臂，設(shè)Cx的初始電容為C0，當(dāng)電容傳感器沒有被測(cè)量輸入時(shí)，Cx為電容傳感器,當(dāng)Cx改變時(shí)，U0≠0，有輸出電壓：?jiǎn)伪垭姌螂娐穲D雙臂電橋圖為差動(dòng)傳感器的電容，與變壓器的副邊繞組形成雙臂電橋。初始電容為C0，有被測(cè)量輸

4、入時(shí)差動(dòng)變化，。電橋失去平衡。2.調(diào)頻電路圖調(diào)頻電路調(diào)頻振蕩器的振蕩頻率由下式?jīng)Q定：圖運(yùn)算放大器式測(cè)量電路【項(xiàng)目描述與分析】L2R12R222H圖圓筒型電容傳感器結(jié)構(gòu)該圓筒型電容傳感器的計(jì)算公式如下：式中—未裝入物料時(shí)傳感器的初始電容；—空氣的介電常數(shù);L為兩電極的長(zhǎng)度；R2—外電極的半徑;R1為內(nèi)電極的半徑。當(dāng)裝入物料位為H時(shí)，傳感器的電容量Cx為式中—被測(cè)物體的介電常數(shù)。由上兩式可知，當(dāng)被測(cè)物料位置由零增加到H時(shí)，傳感器的電容變化量為顯然，參數(shù)ε、、均為定值。因此，圓筒型電容傳感器的電容變化量與料位H是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即測(cè)取傳感器的電容量

5、就可確定被測(cè)料位。【項(xiàng)目設(shè)計(jì)】圖檢測(cè)電路【知識(shí)拓展】圖太陽能熱水器水位測(cè)量原理框圖