电容接近开关的原理与设计课件.ppt

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1、任务五电容传感器的原理及应用项目一电容接近开关的原理与设计【学习目标】（1）了解电容传感器的原理。（2）了解电容传感器的主要特性。（3）掌握电容传感器的应用。【知识准备】电容器是电子技术的三大类无源元件(电阻、电感和电容)之一，利用电容器的原理，将非电量转换成电容量,进而实现非电量到电量的转化的器件或装置，称为电容式传感器，它实质上是一个具有可变参数的电容器。一、电容传感器的工作原理及类型平板电容器的电容量为式中A——两极板有效面积；d——极距；ε——介电常数；εr——相对介电常数；ε0——真空的介电常数，ε0=8.8510-12(F/m)

2、。图变面积型电容传感器的结构及原理此时电容为电容的相对变化量和灵敏度为式中a—极板的长度；b—极板的宽度；—在a方向上的位移。角位移式电容传感器原理图图此时的电容量为图同心圆桶式变面积式传感器此时的电容量为2.变极距式电容传感器变极距式电容传感器图a、结构示意图b、电容量与极板距离的关系1－定极板2－动极板3－弹性膜片变极距式电容的基本结构电容的相对变化量和灵敏度分别为差动式电容的相对变化量和灵敏度分别为差动结构的变间隙电容传感器图3.变介电常数式介质名称相对介电常数εr介质名称相对介电常数εr真空1玻璃釉3~5空气略大于1SiO23~8其他

3、气体1~1.2①云母5~8变压器油2~4干的纸2~4硅油2~3.5干的谷物3~5聚丙烯2~2.2环氧树脂3~10聚苯乙烯2.4~2.6高频陶瓷10~160聚四氟乙烯2.0低频陶瓷、压电陶瓷1000~10000聚偏二氟乙烯3~5纯净的水80图变介电常数式电容传感器二、电容传感器测量电路1.桥式电路电容C1、C2、C3、Cx构成电桥的四臂，设Cx的初始电容为C0，当电容传感器没有被测量输入时，Cx为电容传感器,当Cx改变时，U0≠0，有输出电压：单臂电桥电路图双臂电桥图为差动传感器的电容，与变压器的副边绕组形成双臂电桥。初始电容为C0，有被测量输

4、入时差动变化，。电桥失去平衡。2.调频电路图调频电路调频振荡器的振荡频率由下式决定：图运算放大器式测量电路【项目描述与分析】L2R12R222H图圆筒型电容传感器结构该圆筒型电容传感器的计算公式如下：式中—未装入物料时传感器的初始电容；—空气的介电常数;L为两电极的长度；R2—外电极的半径;R1为内电极的半径。当装入物料位为H时，传感器的电容量Cx为式中—被测物体的介电常数。由上两式可知，当被测物料位置由零增加到H时，传感器的电容变化量为显然，参数ε、、均为定值。因此，圆筒型电容传感器的电容变化量与料位H是一一对应的关系,即测取传感器的电容量

5、就可确定被测料位。【项目设计】图检测电路【知识拓展】图太阳能热水器水位测量原理框图