Bagaimana Sensor Kapasitif Bekerja
Sensor kapasitif menggunakan berbagai jenis kapasitor sebagai elemen penginderaan. Karena perubahan nilai yang diukur, kapasitansi kapasitor akan berubah. Melalui rangkaian pengukuran, perubahan kapasitansi dapat diubah menjadi keluaran sinyal listrik. Dengan mengukur besarnya sinyal listrik, besaran yang diukur dapat dinilai. Ini adalah prinsip kerja dasar sensor kapasitif.
Keuntungan dari sensor kapasitif
1. Stabilitas suhu yang baik
Nilai kapasitansi sensor kapasitif umumnya tidak tergantung pada bahan elektroda, yang kondusif untuk pemilihan bahan dengan koefisien suhu rendah, dan karena pembangkitan panasnya yang sangat kecil, stabilitasnya sedikit terpengaruh. Sensor resistansi memiliki kehilangan tembaga, yang mudah menghasilkan penyimpangan nol karena pembangkitan panas.
2. Struktur sederhana
Sensor kapasitif memiliki struktur sederhana, mudah dibuat dan memastikan akurasi tinggi, dan dapat dibuat sangat kecil untuk mencapai beberapa pengukuran khusus; itu dapat bekerja di lingkungan yang keras seperti suhu tinggi, radiasi kuat dan medan magnet yang kuat, dan dapat menahan perubahan suhu yang besar, tahan terhadap tekanan tinggi, dampak tinggi, kelebihan beban, dll .; dapat mengukur ultra-suhu tinggi dan perbedaan tekanan rendah, dan juga dapat mengukur kerja magnetik.
3. Respon dinamis yang baik
Karena daya tarik elektrostatik kecil antara pelat elektroda (sekitar beberapa 10(-5)N), sensor kapasitif membutuhkan energi yang sangat sedikit, dan karena bagian yang dapat digerakkan dapat dibuat sangat kecil dan tipis, yaitu massanya. sangat ringan, sehingga frekuensi alaminya tinggi, waktu respons dinamisnya pendek, dan dapat bekerja pada frekuensi beberapa megahertz, yang sangat cocok untuk pengukuran dinamis. Dan karena kehilangan dielektriknya yang kecil, ia dapat diberi daya pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga sistem beroperasi pada frekuensi tinggi. Ini dapat digunakan untuk mengukur parameter yang berubah dengan cepat.
4. Pengukuran non-kontak dan sensitivitas tinggi
Pengukuran non-kontak dari getaran atau eksentrisitas poros putar, jarak bebas radial bantalan bola kecil, dll. Ketika pengukuran non-kontak digunakan, sensor kapasitif memiliki efek rata-rata, yang dapat mengurangi pengaruh kekasaran permukaan benda kerja pada pengukuran.
In addition to the above advantages, capacitive sensors can measure extremely low pressure, force, and small acceleration, displacement, etc. It can be made very sensitive, with high resolution, and can sense displacements of 0.01μm or even smaller. Due to its small loss of medium such as air, the zero residual generated when the differential structure is connected in a bridge type is very small, so the circuit is allowed to perform high magnification amplification, so that the instrument has high sensitivity.
Kekurangan sensor kapasitif
1. Impedansi keluaran tinggi dan kapasitas beban buruk.
No matter what type of capacitive sensor, limited by the geometric size of the electrode plate, its capacitance is very small, generally tens to hundreds of picofarads (pF), so the output impedance of the capacitive sensor is very high, up to Ω. Due to the high output impedance, the output power is small, the load capacity is poor, and it is easily affected by external interference and causes instability, and even cannot work in severe cases.
2. Kapasitansi parasit memiliki pengaruh yang besar.
Kapasitansi awal dari sensor kapasitif sangat kecil, sedangkan kapasitansi kabel utama yang menghubungkan sensor dan sirkuit elektronik, kapasitansi menyimpang dari sirkuit elektronik, dan kapasitansi yang dibentuk oleh pelat kapasitif dan konduktor sekitarnya relatif besar. Adanya kapasitansi parasit tidak hanya mengurangi sensitivitas pengukuran, tetapi juga menyebabkan keluaran nonlinier. Karena kapasitansi parasit berubah secara acak, sensor berada dalam kondisi kerja yang tidak stabil, yang mempengaruhi akurasi pengukuran.