传感器-第5章(电容式)资料

1、第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 以空气为介质，用两块金属平板作电极可构成以空气为介质，用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容电容器，当忽略边缘效应时，其电容C C为为S极板相对覆盖面积；极板相对覆盖面积；极板间距离；极板间距离；r相对介电常数；相对介电常数；0 真空介电常数，真空介电常数，0 8.85p pF/m； 电容极板间介质的介电常数。电容极板间介质的介电常数。SSSCr0第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 1.1.变面积型传感器变面积型传感器 变面积式电容传感器变面积式电容传感器:如右图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。当动极板移动x后，覆盖面

2、积就发生变化，电容量也随之改变，其灵敏度为：可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。ddCbKxd 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 abc第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 2.2.变极距型电容传感器变极距型电容传感器平行板电容器的平行板电容器的和和S不变，只改变电容器两不变，只改变电容器两极板之间距离极板之间距离d。该类。该类型传感器常用于压力的测量。如图示型传感器常用于压力的测量。如图示(1为动为动片、片、2为定片为定片),其灵敏度为其灵敏度为:式中可以看到，电容量式中可以看到，电容量Cx与位移与位移x不是线性不是线性关系。为了提

3、高传感器灵敏度，减小非线性关系。为了提高传感器灵敏度，减小非线性误差，实际应用中大都采用差动式结构。误差，实际应用中大都采用差动式结构。两电容差值为：两电容差值为： 2)(xdAdxdCKox002ddCC第第5章章 电容式传感器电容式传感器 1 由式可见，电容传感器做成由式可见，电容传感器做成差动型后之后，灵敏度提高差动型后之后，灵敏度提高一倍。当动极板移动后，一倍。当动极板移动后，C1和和C2成差动变化，即其中一成差动变化，即其中一个电容量增大，而另一个电个电容量增大，而另一个电容量则相应减小，这样可以容量则相应减小，这样可以消除外界因素所造成的测量消除外界因素所造成的测量误差。误差。第第

4、5章章 电容式传感器电容式传感器 1 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 2 边缘效应的影响：边缘效应的影响：当极板厚度h和间隙d之比相对较大时，边缘效应的影响就不能忽略，否则造成边缘电场畸变，使工作不稳定，非线性误差增加。解决办法：适当减小极间距，使电极直径或边长与间距比很大，可减小边缘效应的影响，但易产生击穿并有可能限制测量范围。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 2 寄生电容影响：寄生电容影响：是指除极板外导致并接于电容传感器上的其他附加电容，如仪器与极板间构成的电容和引线的分布电容等。它不仅改变了电容传感器的电容量，而且由于传感器本身电容量很小，寄生电容极不稳定，从而导致传感器不能

5、正常工作。解决办法：(1) 集成化；(2) 采用“驱动电缆”技术；(3) 整体屏蔽。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 2 易受外界干扰的影响：易受外界干扰的影响：电容式传感器是高阻抗传感元件，易受外界干扰的影响。解决办法：(1) 屏蔽和接地。(2) 增加原始电容量，降低容抗；(3)尽可能一点接地，避免多点接地。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 3 聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套第第5章章 电容式传感器电容式传感器 3 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 4 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 4 超限灯超限灯正常工作正常工作指示灯指示灯设定按钮设定按钮电源电源 指示灯指示灯第第5章

6、章 电容式传感器电容式传感器 4 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 装有传感装有传感器的假器的假人人气囊气囊第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 5 传感器安装位置传感器安装位置第第5章章 电容式传感器电容式传感器 6 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 7 吸水高分子薄膜吸水高分子薄膜第第5章章 电容式传感器电容式传感器 7 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 7 带报警器的家庭使用型带报警器的家庭使用型第第5章章

7、 电容式传感器电容式传感器 7 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 7 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 8 在油箱内，装在油箱内，装有类似卫生间水箱有类似卫生间水箱里的浮球，通过杠里的浮球，通过杠杆带动电阻丝式圆杆带动电阻丝式圆盘电位器，由电流盘电位器，由电流表指示出油量。表指示出油量。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 8 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 8 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章

8、 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 9 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 10 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 10 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 10 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 10 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 11 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 11 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 12 触摸敏感度 1、电阻触屏：需用压力使屏幕各层发生接触，可以使用手指（哪怕带上手套），指甲，触笔等进行操作。支持触笔在亚洲市场很重要，手势和文字识别在哪里都被看重。 2、电容触屏：来自带电的手指表层最细微的接触也能激活屏

9、幕下方的电容感应系统。非生命物体、指甲、手套无效。手写识别较为困难。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 12 精度 1、电阻触屏：精度至少达到单个显示像素，用触笔时能看出来。便于手写识别，有助于在使用小控制元素的界面下进行操作。 2、电容触屏：理论精度可以达到几个像素，但实际上会受手指接触面积限制。以至于用户难以精确点击小于1cm2的目标。 成本 1、电阻触屏：很低廉。2、电容触屏：不同厂商的电容屏价格比电阻屏贵10%到50%。这点额外成本对旗舰级产品无所谓，但可能会让中等价位手机望而却步。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 12 多点触摸可行性1、电阻触屏：不可能，除非重组电阻屏与机

10、器的电路连接。 2、电容触屏：取决于实现方式以及软件，已在G1的技术演示以及iPhone上实现。G1的1.7T版本已经可以实现浏览器的多点触摸特性。 清洁 1、电阻触屏：由于可以使用触笔或指甲进行操作，更不容易在屏幕上留下指纹、油渍和细菌。 2、电容触屏：要用整个手指进行触摸，但玻璃外层更容易清洁。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 12 抗损性 1、电阻触屏：电阻屏的根本特性决定了它的顶部是柔软的，需要能够按下去。这使得屏幕非常容易产生划痕。电阻屏需要保护膜以及相对更频繁的校准。有利的方面是，使用塑料层的电阻触屏设备总体上更不易损，更不容易摔坏。 2、电容触屏：外层可以使用玻璃。这样虽然

11、不至于坚不可摧，而且有可能在严重冲击下碎裂，但玻璃应对日常碰擦和污迹更好。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 12 环境适应性 1、电阻触屏：具体数值不得而知。但有证据表明使用电阻屏的Nokia 5800可以在-15C至+45C的温度下正常工作，对湿度也没什么要求。 2、电容触屏：典型的操作温度在0至35之间，需要至少5%的湿度(工作原理所限)。 阳光下可视效果 1、电阻触屏：通常很糟，额外的屏幕层面反射了大量阳光。 2、电容触屏：仍旧很好。 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 13 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 设计题设计题1 视频中的是一种90自动化纸箱包装生产线，要安装传感

12、器首先确定什么地方有动作、什么地方要安装传感器、需要检测什么变量。动作1：闭合后盖，传感器类型：接近开关动作2：打包装带，传感器类型：接近开关动作3：堆叠计数，传感器类型：接近开关动作4：提升纸箱，传感器类型：接近开关动作5：打包装带，传感器类型：接近开关动作6：缠绕薄膜，传感器类型：接近开关动作7：转圈计数，传感器类型：接近开关、变面积型电容式传感器第第5章章 电容式传感器电容式传感器 设计题设计题2 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 设计题设计题3 1弹性膜片 2凹玻璃圆片 3金属涂层 4输出端子 5空腔 6过滤器 7壳体 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 设计题设计题4 第第5章

13、章 电容式传感器电容式传感器 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 电容式液位电容式液位( (料位料位) )传感器传感器 电容式液位电容式液位( (料位料位) )传感器传感器是利用被测介质面的变化引起是利用被测介质面的变化引起电容变化的一种介质型电容传电容变化的一种介质型电容传感器。如图感器。如图3-153-15所示为用于检所示为用于检测非导电液体的电容式传感器。测非导电液体的电容式传感器。它将被测介质的液位高度变化它将被测介质的液位高度变化转为电容器电量的变化，当被转为电容器电量的变化，当被测液体的液面在电容传感器的测液体的液面在电容传感器的两同心圆柱形

14、电极间发生变化两同心圆柱形电极间发生变化时，将引起极间不同介质的高时，将引起极间不同介质的高度发生变化。度发生变化。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 上述原理也可用于导上述原理也可用于导电介质的液位测量，这电介质的液位测量，这时传感器极板必须与被时传感器极板必须与被测介质绝缘，如图测介质绝缘，如图3-163-16所示。在液体中插入一所示。在液体中插入一根带绝缘套的电极，由根带绝缘套的电极，由于液体是导电的，容器于液体是导电的，容器和液体可以看作是一个和液体可以看作是一个电极，插入的金属电极电极，插入的金属电极作为另一个电极，绝缘作为另一个电极，绝缘套管为中间介质，三者套管为中间介质，三者组成圆筒电容器。组成圆筒电容器。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 第第5章章 电容式传感器电容式传感器 测量双边压力：测量双边压力：上下进口都加一个压力P1/P2HOU,如果两边压力p1、p2相等时，膜片处在中间位置与左、右固定电容间距相等，因此两个电容相等；当p1p2时，膜片弯向p2，那么两个差动电容一个增大、一个减小，且变化量大小相同；当压差反向时，差动电容变化量也反向。第第5章章 电容式传感器电容式传感器 测量单边压力