電容式接近開關的使用一、任務描述與分析本次任務就是學習如何利用電容式接近開關和其它器件設計了一種控制水龍頭開與關的系統。

2/6/20231最聰明的水龍頭：電容式感應式2/6/20232振蕩電路感應電極被測物體二、相關知識

1.什么是電容式接近開關

2/6/20233被檢測物體可以是導電體、介質損耗較大的絕緣體、含水的物體（例如飼料、人體等）；可以是接地的，也可以是不接地的。調節接近開關尾部的靈敏度調節電位器，可以根據被測物不同來改變動作距離。2/6/20235電容式接近開關外形齊平式非齊平式2/6/20236非齊平式接近開關的安裝非齊平式安裝時，傳感器高于安裝支架，易損壞。2/6/202372/6/202392工作原理2/6/202310電容式傳感器的感應面由兩個同軸金屬電極構成，很像“打開的”電容電極，該兩個電極構成一個電容，串接在RC振蕩回路內。當一個目標朝著電容器的電極靠近時，電容器的容量增加。通過后極電路的處理，將停振和振蕩兩種信號轉換成開關信號，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測到金屬物體，也能檢測到非金屬物體，對金屬物體可獲得最大的動力作距離，對非金屬物體動作距離決定于材料的介電常數ε。分析原理：2/6/2023111、溫度對結構尺寸的影響及解決方法環境溫度的改變將引起電容式傳感器各部分零件幾何尺寸和相互間幾何位置的變化，從產生附加電容變化。而產生附加電容變化。尤其對于變間隙型電容傳感其極板間距僅為幾十微米至幾百微米，溫度引起的尺寸相對變化就可能相當大，從而造成很大的特性溫誤差動極板定極板絕緣材料2/6/2023132、溫度對結構尺寸的影響及解決方法由上式可見，在設計電容傳感器時，應首先根據合理的初始電容量決定間隙d0，然后根據材料的線膨脹系數適當地選擇h1和h2，以盡量滿足上式的溫度補償條件。1、選用溫度膨脹系數小、幾何尺寸穩定的材料。（陶瓷、鐵鎳合金）2、采用差動對稱結構。3、在測量電路中加以補償。

2/6/2023142、電容電場的邊緣效應

理想條件下，平行板電容器的電場均勻分布于兩極板相互覆蓋的空間，但實際上，在極板的邊緣附近，電場分布是不均勻的，從而使電容的實際計算公式變得相當復雜。這種電場的邊緣效應相當于傳感器并聯了一個附加電容，其結果使傳感器的靈敏度下降和非線性增加。

2/6/2023153、寄生電容的影響

我們知道，任何兩個導體之間均可構成電容聯系。電容式傳感器除了極板間的電容外，極板還可能與周圍物體(包括儀器中的各種元件甚至人體)之間產生電容聯系，這種電容稱為寄生電容。由于傳感器本身電容很小，所以寄生電容可能使傳感器電容量發生明顯改變；而且寄生電容極不穩定，從而導致傳感器特性的不穩定，對傳感器產生嚴重干擾。解決方法：1、靜電屏蔽。（即將電容器極板放置在金屬殼體內，并將殼體良好接地。）2、引出線也必須用屏蔽線，且屏蔽線外3、采用驅動電纜技術，也稱雙層屏蔽等電位傳輸技術。將電極引出線進行內外雙層屏蔽2/6/202317（二）典型工業用接近開關圖4-16CLG型M18×70電容式接近開關外型圖2/6/202318電容式接近開關在液位測量控制中的使用2/6/202319