电容式接近开关的使用(物位检测)
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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。
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2பைடு நூலகம்电容电场的边缘效应
2020/4/17
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。
三、相关技能 （一）如何提高电容式传感器的精度
实际中存在的问题及解决方法
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
2020/4/17
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1、温度对结构尺寸的影响及解决方法
定极板
动极板 绝缘材料
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
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。
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。
2020/4/17
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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
2020/4/17
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（二）典型工业用接近开关
图4-16 CLG型M18×70电容式接近开关外型图
2020/4/17
2020/4/17
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2、温度对结构尺寸的影响及解决方法
h1
h1 L
1
h2
h2 hL
1 d0
0
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。
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。
2020/4/17
1
最聪明的水龙 头：电容式感 应式
2020/4/17
2
二、相关知识 1.什么是电容式接近开关
被测物体 感应电极
振荡电路
2020/4/17
3
这种开关的测量通常是构成电容器的一个极
18
电容式接近开关在液位测量控制中的使用
2020/4/17
19
电容式接近开关在 液位物位测量控制中的使用
2020/4/17
20
电容式接近开关在物位测量控制 中的使用演示
2020/4/17
21
不同材料的非金属检测物对电容式接 近开关动作距离的影响
2020/4/17
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2020/4/17
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2、电容电场的边缘效应
2020/4/17
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。
2020/4/17
4
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。
2020/4/17
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电容式接近开关外形
齐平式
非齐平式
2020/4/17
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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。
2020/4/17
7
远距离式（大量程）
2020/4/17
全密封防水式
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2020/4/17
9
2 工作原理
2020/4/17
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分析原理：
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。
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。
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2பைடு நூலகம்电容电场的边缘效应
2020/4/17
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。
三、相关技能 （一）如何提高电容式传感器的精度
实际中存在的问题及解决方法
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
2020/4/17
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1、温度对结构尺寸的影响及解决方法
定极板
动极板 绝缘材料
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
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。
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。
2020/4/17
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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
2020/4/17
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（二）典型工业用接近开关
图4-16 CLG型M18×70电容式接近开关外型图
2020/4/17
2020/4/17
13
2、温度对结构尺寸的影响及解决方法
h1
h1 L
1
h2
h2 hL
1 d0
0
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。
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。
2020/4/17
1
最聪明的水龙 头：电容式感 应式
2020/4/17
2
二、相关知识 1.什么是电容式接近开关
被测物体 感应电极
振荡电路
2020/4/17
3
这种开关的测量通常是构成电容器的一个极
18
电容式接近开关在液位测量控制中的使用
2020/4/17
19
电容式接近开关在 液位物位测量控制中的使用
2020/4/17
20
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2020/4/17
21
不同材料的非金属检测物对电容式接 近开关动作距离的影响
2020/4/17
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2020/4/17
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2、电容电场的边缘效应
2020/4/17
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。
2020/4/17
4
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。
2020/4/17
5
电容式接近开关外形
齐平式
非齐平式
2020/4/17
6
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。
2020/4/17
7
远距离式（大量程）
2020/4/17
全密封防水式
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2020/4/17
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2 工作原理
2020/4/17
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分析原理：
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。