电容式接近开关的使用-物位检测

电容式接近开关的使用一、任务描述与分析本次任务就是学习如何利用电容式接近开关和其它器件设计了一种控制水龙头开与关的系统。

1/15/20231最聪明的水龙头：电容式感应式1/15/20232振荡电路感应电极被测物体二、相关知识

1.什么是电容式接近开关

1/15/20233这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。

1/15/20234被检测物体可以是导电体、介质损耗较大的绝缘体、含水的物体（例如饲料、人体等）；可以是接地的，也可以是不接地的。调节接近开关尾部的灵敏度调节电位器，可以根据被测物不同来改变动作距离。1/15/20235电容式接近开关外形齐平式非齐平式1/15/20236非齐平式接近开关的安装非齐平式安装时，传感器高于安装支架，易损坏。1/15/20237全密封防水式远距离式（大量程）1/15/2023824V负载1/15/202392工作原理1/15/202310电容式传感器的感应面由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容电极，该两个电极构成一个电容，串接在RC振荡回路内。当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加。通过后极电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测到金属物体，也能检测到非金属物体，对金属物体可获得最大的动力作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电常数ε。分析原理：1/15/202311三、相关技能

（一）如何提高电容式传感器的精度

1、温度对结构尺寸的影响及解决方法2、电容电场的边缘效应

3、寄生电容的影响

实际中存在的问题及解决方法1/15/2023121、温度对结构尺寸的影响及解决方法

环境温度的改变将引起电容式传感器各部分零件几何尺寸和相互间几何位置的变化，从产生附加电容变化。而产生附加电容变化。尤其对于变间隙型电容传感其极板间距仅为几十微米至几百微米，温度引起的尺寸相对变化就可能相当大，从而造成很大的特性温误差动极板定极板绝缘材料1/15/2023132、温度对结构尺寸的影响及解决方法由上式可见，在设计电容传感器时，应首先根据合理的初始电容量决定间隙d0，然后根据材料的线膨胀系数适当地选择h1和h2，以尽量满足上式的温度补偿条件。1、选用温度膨胀系数小、几何尺寸稳定的材料。（陶瓷、铁镍合金）2、采用差动对称结构。3、在测量电路中加以补偿。

1/15/2023142、电容电场的边缘效应

理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板相互覆盖的空间，但实际上，在极板的边缘附近，电场分布是不均匀的，从而使电容的实际计算公式变得相当复杂。这种电场的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。

1/15/2023152、电容电场的边缘效应解决方法：1首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积和减小极板间距。2加装等位环。如图所示，在极板A的同一平面内加一个同心环面G。A和G在电气上相互绝缘，二者之间的间隙越小越好。这就可使A、B间的电场接近理想的均匀分布了。加装等位环的电容器有三个端子A、B、G。

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3、寄生电容的影响

我们知道，任何两个导体之间均可构成电容联系。电容式传感器除了极板间的电容外，极板还可能与周围物体(包括仪器中的各种元件甚至人体)之间产生电容联系，这种电容称为寄生电容。由于传感器本身电容很小，所以寄生电容可能使传感器电容量发生明显改变；而且寄生电容极不稳定，从而导致传感器特性的不稳定，对传感器产生严重干扰。解决方法：1、静电屏蔽。（即将电容器极板放置在金属壳体内，并将壳体良好接地。）2、引出线也必须用屏蔽线，且屏蔽线外3、采用驱动电缆技术，也称双层屏蔽等电位传输技术。将电极引出线进行内外双层屏蔽1/15/202317（二）典型工业用接近开关图4-16CLG型M18×70电容式接近开关外型图1/15/202318电容式接近开关在液位测量控制中的使用1/15/202319电容式接近开关在