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项目三 : 电容式接近开关的设计制作

湖州职业技术学院机电工程分院 传感器与检测技术. 项目三 : 电容式接近开关的设计制作. 技能训练目标要求 : 1 、掌握电容传感器的结构原理； 2 、学会电容接近开关的设计方法与应用电路； 3 、进一步掌握锡焊技巧和电路调试方法； 4 、了解电容式传感器的应用情况； 5 、锻炼同学们的敬业精神和团队意识。. 一、电容式传感器概述 1、变换原理 : 将被测量的变化转化为电容量变化. 2、优点 ： 结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格低廉。

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项目三 : 电容式接近开关的设计制作

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Presentation Transcript

  1. 湖州职业技术学院机电工程分院 传感器与检测技术 项目三:电容式接近开关的设计制作 技能训练目标要求: 1、掌握电容传感器的结构原理； 2、学会电容接近开关的设计方法与应用电路； 3、进一步掌握锡焊技巧和电路调试方法； 4、了解电容式传感器的应用情况； 5、锻炼同学们的敬业精神和团队意识。

  2. 一、电容式传感器概述 1、变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化 2、优点：结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强、抗过载能力大及价格低廉。 3、缺点：电容式传感器的泄漏电阻和非线性等缺点也给它的应用带来一定的局限 4、应用：测量压力、力、位移、振动、液位等参数。

  3. + + + A  二、结构原理与类型 工作原理如图所示： δ、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。

  4. （一）变面积式电容传感器 1、直线位移型 当动极板移动△x后，电容的改变量为 其灵敏度为

  5. + + + 2、角位移型 当动片有一角位移时， 两极板间覆盖面积发生 变化，此时电容值为

  6. 3、园柱型电容传感器

  7. （二） 变间隙式电容传感器 其静态电容量为 当活动极板移动x后，其电容量为

  8. 三、电容式接近开关 1、原理框图

  9. 2、电路原理

  10. 3、注意事项 1）C4093为CMOS集成电路，很容易被电烙铁所带的静电击穿，所以在制作时，最好先焊一个集成电路插座，待电路经检查无误后再把CD4093插入插座。 2）电容C4是灵敏度调节电容，若需要该电路以最大灵敏度工作时，可以先调节C4使继电器刚好吸合，再调节C4使继电器刚好断开，然后用高频蜡或绝缘漆把C4封牢即可。

  11. 四、例：电容式传声器

  12. 讨论： 当x＜＜d时 则 1、电容量C与x不是线性关系，只有当x＜＜d时，才可认为是最近似线形关系。 2、要提高灵敏度，应减小起始间隙d过小。 3、当d过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也高了。 4、一般在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来提高绝缘性， 5、在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。

  13. 被测物体 感应电极 振荡电路 2:电容式转速传感器的结构原理 五、应用 举例1：电容式接近开关 测量头构成电容器的一个极板，另一个极板是物体本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，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和关断;接近开关的检测物体，并不限于金属导体，也可以是绝缘的液体或粉状物体。

  14. 思考题 1、试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题? 2、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征?

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