Snímače polohy - kapacitní

• využívají změny kapacity deskového kondenzátoru, pro který platí:

ε0 – poměrná permitivita dielektrika

εr – permitivita vakua

S – účinná plocha elektrod

l – vzdálenost elektrod (tloušťka dielektrika)

Tyto snímače převádějí měřenou veličinu na kapacitu kondenzátoru, která je pak převedena na zpracovatelný signál v logické nebo spojité formě. Používají se především pro nekovové předměty (papír, plast, olej, vodní roztoky, granulát, prášek).

Kapacitní snímače jsou kondenzátory s proměnnou kapacitou. Změnu kapacity můžeme dosahovat změnou vzdálenosti desek; změnou plochy, kterou se desky překrývají nebo zasouváním dielektrika mezi desky. Desky kondenzátoru mohou být ploché nebo souosé trubky. Často se setkáme s diferenciálními kondenzátory, které mají prostřední pohyblivou desku mezi dvěma pevnými. Snímače mívají poměrně malou kapacitu, proto se vyhodnocování změn kapacity provádí v můstkových zapojeních, případně změna kapacity vyvolá změnu kmitočtu v obvodu, do kterého je snímač připojen.

Obr. 1: Základní principy kapacitních senzorů posuvu s pevnou plochou překrytí

Obr. 2: Základní principy kapacitních senzorů posuvu s pevnou plochou překrytí

1) Kapacitní snímač se změnou S

V praxi se používají otočné kondenzátory pro měření úhlu natočení a posuvné k měření délek. U obou typů je změna C lineární.

Obr. 3: Otočný kondenzátor

2) Kapacitní snímač se změnou dielektrika

A) Změna tloušťky dielektrika

Použití například pro měření pásu papíru nebo PVC.

Obr. 4: Kapacitní snímač se změnou tloušťky dielektrika

B) Změna plochy dielektrika

Používá se například jako snímač výšky hladiny elektricky nevodivé kapaliny.

Obr. 5: Kapacitní snímač se změnou plochy dielektrika

3) Kapacitní snímač se změnou vzdálenosti l:

Jsou vhodné pro měření malých kapacit a vzdálenosti elektrod do 1 m. Průběh Cx je nelineární.

Obr. 6: Kapacitní snímač se změnou vzdálenosti l