سنسور خازنی چیست؟
سنسورهای خازنی سنسورهاي بدون تماس و بدون كنتاكت الكتريكي هستند كه در مقابل فلزات و اغلب غير فلزات عمل مي نمايند . اين سنسورها براي كنترل سطوح در مخازني كه از مواد پودري ، مايع و با دانه دانه پر شده اند مناسب مي باشند . همچنين از آنها مي توان به عنوان مولد پالس به منظور كنترل وضعيت برنامه ماشين آلات براي شمارنده ها و آشكارسازي تقريبا تمام مواد فلزي و غير فلزي استفاده كرد .
[h=2]
عملكرد:[/h] ساختمان اساسي اين سنسورها از چهار قسمت تشكيل شده است:
قسمت اساسي اسيلاتور از دو قطعه فلزي تشكيل شده است . وضعيت قرارگيري اين قطعات فلزي نسبت به هم طوري است كه باعث ايجاد يك ظرفيت خازني مي شود . هرگاه قطعه اي با ضريب الكتريكي E به صفحه حساس نزديك گردد باعث تغيير ظرفيت خازني بين صفحات مي شود . اين تغيير ظرفيت خازني باعث تغيير دامنه خروجي اسيلاتور مي شود .
دمدولاتور دامنه اسيلاتور را آشكار مي كند و اين مقدار را با سطح مرجع مقايسه مي نمايد . هرگاه دامنه اين مقدار از دامنه مرجع بيشتر باشد ، خروجي سنسور تحريك مي شود . آمپلي فاير خروجي وظيفه تامين جريان بار را به عهده دارد.
نمونه تصويري كاربرد اين سنسورها را در تصاوير زير مشاهده مي نمائيد:
در اينجا به سه کاربرد ديگر اين نوع سنسورها اشاره اي مي شود.
[h=2]
کنترل فاصله هد از سطح:[/h] در سيستم کنترل يك هد که مي بايست با فاصله معيني روي يك سطح با سرعت و دقت بالا در حرکت باشد ، نياز به يك سنسور با حساسيت و پهناي باند بالا مي باشد که بتواند تغييرات موقعيت هد را به سرعت و با دقت حس کند.
يكي از انواع سنسورهايي که امروزه به طور متداول براي اين کار مورد استفاده قرار مي گيرند ، سنسورهاي خازني مي باشند که حساسيت و پهناي باند بالايي دارند. به عنوان مثال براي کنترل موقعيت يا فاصله هد هارد ديسک از سطح ديسک يا
هد روباتي که براي ساخت بردها و وسايل ظريف الکترونيکي به کار مي رود ، از اين نوع سنسورها استفاده مي شود.
در اين کاربردها ، يك سنسور را به هد متصل مي کنند که با تغيير فاصله هد با سطح ، ظرفيت خازني سنسور تغيير مي کند.
در واقع در اينجا probe به عنوان صفحه متغيير خازن به کار مي رود. با تغيير موقعيت هد ، probe نيز جابجا مي شود و همين باعث تغيير ظرفيت خازن و تغيير ولتاژ خروجي سنسور مي گردد. البته تصوير فوق زياد گويا نيست و فقط شماتيک روش را بيان مي کند.
[h=2]
سيستم وزن کردن در حرکت براي وسايل نقليه: [/h] روش متداول براي وزن کردن وسايل نقليه ، وزن کردن استاتيک مي باشد که وسيله را روي يک ترازو (کرنش سنج متداول) متوقف مي کنند ؛ اين روش دقت زيادي دارد ولي وزن هر محور را نمي توان به طور مجزا تعيين نمود ، همچنين در بعضي کاربردها مطلوب نيست که وسيله نقليه را متوقف کرد.
اين سيستم با نام( WIM(Wiegh In Motion معرفي شده است. يک روش بري اندازه گيري وزن خودرو در حال حرکت ، استفاده از سنسور خازني است که البته با خازنهاي معمولي تفاوت دارد.
اين ساختار نسبت به تداخل الكترومغناطيسي حساسيت کمتري دارد.
اين روش وزن کردن نسبت به روشهاي قبلي خيلي سبک تر و راحت تر است و نياز به توقف کامل وسيله نقليه براي اندازه گيري وزن آن نيست.
در جدول زير نتايج حاصل از آزمايش با سرعتهاي مختلف را داريم.
[h=2]
اندازه گيري ضخامت مواد عايق:[/h] در اين روش دو صفحه خازن ثابت هستند و دي الکتريک بين آنها تغيير مي کند. از آنجايي که تغيير ظرفيت ، متناسب با تغيير ضخامت عايق بين صفحات است ، از اين روش مي توان براي تعيين ضخامت مواد عايق استفاده کرد.
روش فوق فقط براي تعيين ضخامت يک ماده:
خاص به کار مي رود و سنسور براي همان ماده کاليبره شده است.
در روش ديگر سنسور نسبت به تغيير جنس ماده عايق بين صفحات واکنش بيشتري نشان مي دهد که اين روش بيشتر براي کنترل کيفيت مواد ساخته شده به کار مي رود
- در نهايت با توجه به کاربردهاي فوق ، متداول ترين روش استفاده از سنسورهاي خازني ، تغيير فاصله بين صفحات آن مي باشد که بيشتر براي اندازه گيري نيرو ، فشار يا هر تنش ديگري به کار مي رود. روشهاي ديگر بر اساس تغيير سطح مشترک صفحات خازن و يا ماده دي الکتريک بين صفحات به کار مي روند.
