Заманбап өнөр жайды жана адамдын күнүмдүк иш-аракетин ар кандай электрондук шаймандарсыз элестетүү мүмкүн эмес. Алар бизге бардык жагынан жардам беришет, аларсыз кээ бир технологиялык операцияларды такыр аткарууга болбойт. Мындай "жардамчыларга" сыйымдуулук сенсор да кайрылышы керек.
Бул параметрдик түргө ылайык жасалган өзгөрткүчтөрдүн аталышы. Мындай приборлор менен белгилүү бир көлөмдү өлчөө кээ бир маанилүү параметрлер өзгөргөндө сыйымдуулуктун термелүүсүнөн улам ишке ашырылат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, конденсатордун сыйымдуулугунун өзгөрүшү кээ бир тышкы факторлордун таасири астында бааланат.
Сыймыктуу сенсор кандай иштейт
Сыймыктануучу сенсорлор ушундай. Алардын ишинин принциби анчалык татаал эмес, бирок аны түшүнүү үчүн бир нерсени билиш керек. Биринчиден, конденсатордун сыйымдуулугун аныктоо принцибин эске салалы. Бул аракет төмөнкү формула менен көрсөтүлөт:
С=εεₒS/δ.
Бул туюнтма мектеп физика курсунан көптөргө белгилүү, бирок эс тутумуңузду жаңыртып, өзгөрмөлөрдүн ар бири эмнени билдирерин эстеп калуу зыяны жок:
- S - конденсатор плитасынын аянты.
- Ε - конденсаторду курууда колдонулган диэлектрдик материалдын салыштырмалуу өткөрүмдүүлүгү.
- εₒ - физикада вакуумдун өткөрүмдүүлүгүн ушинтип белгилөө салтка айланган.
- δ - диэлектрдик плитанын калыңдыгы же материалдын бир нече катмарынын ортосундагы аралык.
Ошентип, жогорудагы формуладан конденсатордун сыйымдуулугун өзгөртүү оңой экени келип чыгат. Кандайдыр бир жол менен диэлектрдик материалдын пластинкасынын аянтына, плиталардын ортосундагы аралыкка же өндүрүштө колдонулган материалдын өткөрүмдүүлүгүнө түздөн-түз аракет кылуу жетиштүү. Демек, белгилүү бир маанини тандоо дизайнерлер түзмөккө койгон тапшырмалардын тизмесинен гана көз каранды.
Ошентип, сиз өз колуңуз менен сыйымдуулук сенсорун да жасай аласыз, анткени конструктивдүү көз караштан алганда бул кадимки жалпак же цилиндрдик конденсатор, анын пластинкаларынын бири мейкиндикте дайыма башкарылуучу кыймылды башынан өткөрүп турат, бул сыйымдуулуктун өзгөрүшүнө. Эсиңизде болсун, жогорудагы формула сиз чет эффекттерин таптакыр этибар албасаңыз гана туура болот. Бул тууралуу кененирээк макалабыздын акыркы бөлүгүндө сүйлөшөбүз.
Мындай электрондук приборлор объекттердин бурчтук жана сызыктуу кыймылдарын өлчөө, өлчөмүн, колдонулуучу жумушун, нымдуулугун, активдүү заттын концентрациясын жана башка мүнөздөмөлөрдү эсептөө үчүн интенсивдүү колдонулаарын билишиңиз керек. Ал эми маселенин конструктивдүү жагына келсек,аталган приборлор тегиздик-параллель, цилиндр формасында, төөнөгүч электроддор менен, диэлектрик материалдан жасалган прокладка менен жана такыр ансыз жасалат.
Сыймыктуу сенсорлор ушинтип иштейт. Алардын айрымдарынын иштөө принциби өзгөчө майда-чүйдөсүнө чейин белгилүү болушу керек. Бул макалада биз сизге пайдалуу болгон бир нече формулаларды беребиз.
Сенсорлордун кээ бир түрлөрүнүн иштөө принцибин сүрөттөө үчүн формулалар
Диэлектрдик плиталардын аймагындагы өзгөрүшү мүмкүн болгон деңгээл сенсорун төмөнкү теңдемени колдонуу менен оңой эле сүрөттөсө болот:
С=εεₒаХ/δ.
"X" астында бул учурда колдонулган электроддордун бири-бирин кайталоо узундугун билдирет. Демек, "а" конденсатордун өзүнүн плиталарынын туурасын билдирет. Белгилей кетсек, мындай приборлор өнөр жайдын ар кандай тармактарында колдонулушун тапкан, алар бурчтук чоңдуктарды эң так өлчөө үчүн колдонулат. Бул учурда конвертордун кубаттуулугу төмөнкү туюнтма аркылуу табылат:
С=εεₒ(r₂- r₁)/2δ(φₒ-φ).
Сезгичтикти так өлчөө үчүн бир аз башкача формула колдонулушу керек:
K=εεₒ(r₂- r₁)/2δ.
Бул теңдемелердин бөлүгү болгон өзгөрмөлөр эмнени билдирерин аныктап көрөлү:
- r₁ - конденсатор плитасынын ички радиусу;
- r₂ - ошол эле плитанын тышкы радиусу;
- φ – учурда ченелген (учурдагы) кабатталган бурчтун мааниси;
- φₒ - кабатталган бурчтун баштапкы мааниси.
Акырында, өзгөрүлмө аба боштугу бар сыйымдуулук эсептегичтин иштөө принцибин сүрөттөгөн математикалык туюнтманы талдап көрөлү:
C=εεₒS/(δₒ-X).
δₒ негизги боштукту билдирет деп болжолдоо кыйын эмес, ал эми X тамгасы пластинанын жылышынын көлөмүн билдирет. Көңүл буруңуздар! Статикалык мүнөздөмөлөр таза сызыктуу эмес болгондуктан, деңгээл сенсорунун бул түрү адатта мааниси 0,1δₒ ашпаган өтө кичинекей жылыштарды өлчөө үчүн колдонулат. Албетте, бул түзмөктөр тактык инженерияда чоң суроо-талапка ээ, мында кичине ката да олуттуу көйгөйлөргө алып келиши мүмкүн.
Аларды кайда колдонсо болот?
Аларды колдонуунун аймактары өтө ар түрдүү. Ошентип, дээрлик бардык тармактарда бул түзмөктөр тарабынан башкарылуучу операцияларды таба аласыз. Алар ар кандай резервуарларды толтурууну көзөмөлдөө үчүн колдонулат жана алардын мазмуну суюк, көлөмдүү же газ түрүндөгү (газ сенсору) болушу мүмкүн.
Алардын өнөр жайда жана адамдын кадимки өндүрүштүк ишмердигинде таралышы мындай түзүлүштөрдүн конструкциясы канчалык жогору болсо, ошончолук ишенимдүү жана жөнөкөй. Бул функциялар биригип ушунчалык жакшы болгондуктан, аларды мунай танкерлеринин трюмдарынын укмуштуудай агрессивдүү шарттарында да колдонууга болот.
Мындан тышкары, сыйымдуулук сенсорду конвейердик линияда же машинада чек которгуч катары колдонсо болотөндүрүш цехи. Ошондой эле ар кандай механизмдерди эң так жайгаштыруу үчүн зарыл.
Жакындык сенсорлору
Бирок учурда дал ушундай принцип боюнча жасалган жакындык сенсорлору өзгөчө суроо-талапка ээ. Аларды колдонуунун диапазону дагы кенен. Бул приборлордун пеннилик наркына жана өнөр жайдын дээрлик бардык түрлөрүндө иштөө мүмкүнчүлүгүнө байланыштуу. Бирок, мындай типтеги түзмөктөр эң көп суроо-талапка ээ болгон типтүү тармактар бар:
- Тунук пластик же айнек идиштерди суюктук менен толтурууну көзөмөлдөө.
- Ушундай функцияны алар тамак-аш продуктыларын (анын ичинде балдар үчүн) өндүрүүдө аткарышат, мында даяр продукция тунук материалдардан жасалган идиштерге таңгакталган. Күйүүчү май сенсору сыяктуу приборлордун иштеши ушул эле принципке негизделген.
- Орогунун зымы үзүлүшү мүмкүн болгон кооптуу аймактарды көзөмөлдөө үчүн.
- Конвейер бузулушу мүмкүн болгон окшош жерлерди көзөмөлдөө.
- Өндүрүлгөн продукциянын түрүн бөлүк-бөлүкчө көзөмөлдөө (консерваларды, бөтөлкөлөрдү, таңгактарды эсептөө).
Тактык инженерияда, энергетикада жана башка көптөгөн тармактарда бул электрондук аппараттар сенсорлордун эң кеңири таралган түрү болгону таң калыштуу эмес.
Инклинометрлер
Соңку жылдары гана салыштырмалуу кеңири таралган приборлор - бул электрдик чыгуу сигналын камсыз кылуучу кичинекей көлөмдүү сыйымдуулук инклинометрлер, алардын чоңдугу колдонулган сенсордун жантайыш бурчуна түз пропорционалдуу.
Көпчүлүкбул приборлорду колдонуунун жалпы негизги багыттары: платформаны нивелирлөө системалары, ар кандай типтеги таяныч устундарынын кыйшаюусун жана техникалык деформациясын аныктоо, ошондой эле аларды куруу стадиясында да автомобиль жана темир жолдордун жантайышын эң так башкаруу.
Мындан тышкары, мындай приборлордун жардамы менен алар оор жүк ташуучу унаалардын жана башка автотранспорттордун, элеваторлордун жана өнөр жай экскаваторлорунун ролун аныкташат, ошондой эле өтө чоң айыл чарба жана өнөр жай машиналарына карата бурчтук жылышынын даражасын аныкташат. өлчөмү.
Сыйымдылык күйүүчү майдын деңгээлинин сенсорлору мунай өнөр жайында абдан маанилүү. Алар бир сапарда ондогон жана жүз миңдеген тонна кайра иштетилген мунай продуктыларын ташуучу супертанкерлерде да колдонулат. Бул аппараттар конденсаттын өтө көп пайда болушу жана өндүрүш бөлмөсүндө чаңдуулуктун жогору болгон шарттарында да өтө эффективдүү (ошол эле газ сенсору).
Алар ошондой эле абсолюттук жана салыштырмалуу басым деңгээлдеринин чоңдугун, ошондой эле диэлектрдик материалдын калыңдыгын өлчөөдө колдонулат, бул чындап эле күчтүү конденсаторлор колдонулган дээрлик бардык тармактарда өтө маанилүү.
Сыймыктуу сенсорлордун негизги артыкчылыктары
Белгилей кетчү нерсе, бир аз башкача принциптерге ылайык жасалган ушуга окшош түзүлүштөр менен салыштырганда сыйымдуулук сенсордун көптөгөн артыкчылыктары бар. Бул KPIлердин негизги артыкчылыктарын санап көрөлү:
- Өндүрүштө аларөтө жөнөкөй. Мындан тышкары, аларды өндүрүүдө жөнөкөй жана арзан материалдарды колдонууга болот. Жада калса мунай өнөр жайынын маанилүү объектилеринде колдонулган сыйымдуулуктагы күйүүчү май деңгээлинин сенсорлору өтө жөнөкөй өлчөмдөргө ээ жана электр энергиясын керектөөнүн эң төмөнкү деңгээлине ээ. Бул мүнөздөмөлөрдүн бардыгы менен алар сезгичтиктин эң сонун деңгээли менен айырмаланат, ал көбүнчө кымбатыраак түзмөктөр үчүн мүмкүн эмес.
- Негизи, сиз өз колуңуз менен сыйымдуулук сенсорун жасай аласыз, анын негизи катары ар кандай аздыр-көптүр ишенимдүү жана жогорку сапаттагы өнөр жай конденсаторлорун колдонсоңуз болот.
- Алардын контакттары жок (бир ток коллектор өтө сейрек колдонулат), бул бөлмөдөгү чаң жана нымдуулуктун шарттарында иштөө үчүн өтө пайдалуу.
- Кызмат мөөнөтү өтө узун, аппарат өзүнүн арзан баасын кайра-кайра "кайра басып" алат. Демек, сыйымдуулук сенсор (анын баасы 1200-1700 рублга чейин) абдан пайдалуу сатып алуу болуп саналат.
- Аспаптын кыймылдуу бөлүгүн жылдыруу үчүн таң калыштуудай аз күч талап кылынат.
- Түзмөктү өнөр жай иш-чараларында гана колдонулган жабдуулардын дээрлик бардык категориялары менен айкалыштыруу абдан оңой.
Терс упайлар
Тилекке каршы, ар бир сыйымдуулук сенсордун кээ бир кемчиликтери бар, алар тигил же бул түрдөгү жабдууларды бардык жерде колдонууну кыйындатат. Келгиле, аларды кененирээк тизмелейли:
- Конверсия (б.а. берүү) катышы салыштырмалуутөмөн.
- Кичинекей өлчөмдөрү жана дизайнынын жөнөкөйлүгү экрандалуучу түзүлүштөрдүн сапатына бир топ жогорку талаптардын коюлушуна өбөлгө түзөт.
- Жакшы сыйымдуулук деңгээлинин сенсору (жана башка ушул сыяктуу өлчөө приборлору) 50 Гц стандарттык маанисинен бир топ жогору жыштыкта гана натыйжалуу иштей алат.
Маанилүү эскертүүлөр
Бирок баары жаман эмес. Көптөгөн өндүрүүчүлөр минималдуу дизайн өзгөртүүлөр менен сенсордук коргоонун мыкты көрсөткүчүнө жетишишет. Колдонуу жыштыгына келсек, иш жүзүндө алар өнөр жайда кеңири колдонулган 400 Гц маанисинде эң сонун натыйжаларды көрсөтөт.
Эгер чет эффекти эске алынбаса гана негизги формуланын тууралыгы жөнүндө сөз кылдык. Бирок, ошол эле учурда, ал чындап эле диэлектрдик плиталардын ортосундагы аралык алардын өлчөмдөрү менен салыштырууга болот гана терс таасирин тийгизиши мүмкүн экенин билүү пайдалуу. Мындан тышкары, терс таасири негизинен жөн гана коргоочу шакек колдонуу менен түздөлүшү мүмкүн. Бул учурда эффекттин чек аралары колдонулган катмарлардын чегинен алда канча ары жылдырылышы мүмкүн.
Дагы бир жолу, ошол эле басым сенсорлору укмуштуудай жөнөкөйлүгү менен таң калыштуу, бул таң калыштуу туруктуу, бышык жана арзан конструкцияларды түзүүгө мүмкүндүк берет. Эгерде сиз колдонулган диэлектриктин туура геометриялык өлчөмдөрүн тандасаңыз, анда мындай конденсаторду өндүрүүдө колдонулган материалдар жөнүндө көп кабатырлануунун кереги жок.
Ошентип, сенсордун корпусун даярдоо үчүн металлдын туура маркасын тандоо менен, аппараттын сыйымдуулугунун өзгөрүшүнө жана анын көрсөткүчтөрүнүн жетишсиздигине алып келиши мүмкүн болгон температуранын катуу термелүүсүн дээрлик этибарга албай коюуга болот. Албетте, бул агрессивдүү экологиялык факторлордон мүмкүн болушунча кылдаттык менен басым сенсорлорун жана башка ушул сыяктуу көрсөткүчтөрдү изоляциялоо зарылдыгын таптакыр жокко чыгарбайт. Жөнөкөйлүгүнө карабастан, жогорку нымдуулук жана радиациянын жогорку деңгээли аппараттын ишенимдүүлүгүнө өтө терс таасирин тийгизиши мүмкүн.
Сенсорлордун классификациясы
Аларды өндүрүүнүн өнөр жайда колдонулуучу ыкмалары датчиктердин бардык өндүрүлгөн түрлөрүн эки чоң топко бөлүүгө мүмкүндүк берет: бир сыйымдуулуктуу жана кош сыйымдуулук. Акыркы сорт дифференциалдык жана жарым дифференциалдык болуп бөлүнөт. Келгиле, аларды кененирээк карап чыгалы.
Бир сыйымдуулуктагы түзмөк. Бул учурда, емкостный сенсор чынжырлары өтө жөнөкөй, анткени алардын негизги бөлүгү көбүнчө өзгөрмө конденсатор болуп саналат. Тилекке каршы, бир аз жогорулаган нымдуулук жана температура көрсөткүчтөрдүн тактыгына абдан байкаларлык таасирин тийгизет. Ушундан улам, ар кандай сенсор бузулуулар көп кездешет. Мындай каталардын көлөмүн теңдөө үчүн дифференцияланган структураларды колдонуу керек.
Кош сыйымдуулук сенсор. Чынында, ал ушунчалык дифференцияланган түзүлүш. Көп учурда сиз дал ушул схемага ылайык жасалган сыйымдуулук деңгээлинин сенсорун таба аласыз. Бул аппараттар мурунку моделдин негизги кемчиликтеринен куткарылат, бирок өзүнүн алсыз жактары бар.тараптар. Алардын эң олуттуу кемчилиги - бул аппараттын өзү менен бетинин ортосунда эки же үч корголгон зымды колдонуу зарылчылыгы, анткени бул мите сыйымдуулук деп аталган нерсени басуунун жалгыз жолу.
Бирок, бул учурда өтө татаал сыйымдуулуктун сенсордук схемаларына көңүл бурбоо оңой, анткени анын ордуна өтө так жана сезгич түзүлүш аласыз.
Сенсорлордун өзгөчө дизайны
Көп учурларда (конструктордук көз караштан алганда) мындай түзүлүштөрдү түзүү кыйла көйгөйлүү. Бул өзгөрүлмө сыйымдуулук деңгээли менен сенсорду түзүү талап кылынганда, өзгөчө чыныгы болуп саналат. Бирок, практика көрсөткөндөй, көптөгөн көйгөйлөр так калибрлөө жана өндүрүштө колдонулган материалдардын жогорку көрсөткүчтөрү менен дээрлик толугу менен чечилет. Кош сыйымдуулуктагы сенсорлорду өндүрүүчүлөр көбүнчө мындай кыйынчылыктарга туш болушат.
Жалпысынан алганда, ченөө каражаттарынын бул түрүнүн өзгөчөлүгү, алар так физикалык туюнтма жана мааниге ээ болгон эки физикалык чоңдуктун (сыйымдуулуктун) өлчөмсүз катышы катары көрсөтүлүшү мүмкүн экендигинде турат. Ошентип, аларды аман-эсен "мамиле сенсорлору" деп атоого болот. Бул түзмөктөрдүн артыкчылыгы (чоң плюс!) Алардын дизайнында такыр шилтеме чаралары жок болушу мүмкүн, бул чындап эле экстремалдык кырдаалдарда жана шарттарда алардын ишенимдүүлүгүн бир топ жогорулатат.
Сызыктуу жылышуу сенсорлорунун мүнөздөмөсү
Бардык электр эмес чоңдуктаркөбүнчө өнөр жай шарттарында көзөмөлгө алуу талап кылынат, өтө ар түрдүү жана көп кырдуу. Катуу көзөмөлгө алынган чаралардын олуттуу бөлүгү мейкиндикте ар кандай түрдөгү беттердин бурчтук жана ал тургай сызыктуу жылыштары болуп саналат. Эгерде сиз жумушчу боштукта таптакыр бирдей электр талаасы бар конденсаторду колдонсоңуз, анда төмөнкү эки түрдөгү электрондук сенсорлорду жасоо анча деле кыйын эмес:
- Электроддун кайсы аймагы өзгөрүлүп турат.
- Бул электроддордун ортосунда өзгөрүлмө боштук барлар.
Биринчи түрү чындап чоң кыймылдарды бекитүү үчүн эң ылайыктуу экенин түшүнүү оңой, ал эми экинчи түрүн колдонууда дененин мейкиндиктеги мындай кыймылдарын да байкаса болот, алардын көлөмү бир нече микрон гана түзөт. !
Бурчтук жылыштарды аныктоо үчүн сенсорлор
Жалпысынан, дизайны жана максаты боюнча алар биз карап чыккан түргө дээрлик окшош. Окшоштук ошондой эле электроддордун өзгөрүлмө аянты менен сенсорлор да чоң өлчөө үчүн колдонулушу керек экенин көрсөтүп турат, ал эми электроддор өздөрү ортосундагы өзгөрүлмө аралык менен - кичинекей үчүн. Эреже катары, мындай түзүлүштөр конденсатор плиталарынын аянтын өзгөртүү мүмкүнчүлүгү менен көп секциялуу жасалат.
Буга жетишүү үчүн биринчи электрод кыймылдуу валга бекитилет, аны айландыруу учурунда ал экинчиге салыштырмалуу абалын өзгөртөт, бул диэлектрдик плиталардын капталуу аймагынын өзгөрүшүн камсыз кылат. конденсатор. Албетте, бул учурда сыйымдуулуктун өзгөрүүсү белгиленет.
Тыянактар
Ошентип, биз бул деңгээлдеги түзүлүштөрдүн негизги мүнөздөмөлөрүн карап чыктык, аларды колдонуу чөйрөлөрү, дизайн өзгөчөлүктөрү, иштөө принциптери жана мүмкүн болгон техникалык чечимдер жөнүндө билдик. Макаладан түшүнгөндөй, сыйымдуулуктагы сенсорлордун кеңири таралышы жана алардын өтө жогорку популярдуулугу мындай түзүлүштөрдүн абдан жагымдуу баасына жана татаал экологиялык шарттарда да узак кызмат кылуу мөөнөтүнө негизделген.
Мунун баары конструктивдүү көз караштан алганда, бул эсептегичтердин бардыгы жөн гана стандарттуу конденсаторлор болгондуктан, аларды колдонуунун бир аз адаттан тыш ыкмасы менен мүнөздөлгөндүктөн мүмкүн. Бирок, жалпысынан приборлордун иштөө принциптерин чагылдырган математикалык формулаларды кайра карап чыгуу менен өзүңүз биле аласыз.
