Емкостный датчик: принцип работы, варианты, схема

Как работает такой измеритель

По сути, такой датчик представляет собой конденсатор. Работа счетчика и контроль параметров основаны на определении его характеристик. Поэтому было бы совсем не к месту вспоминать, что такое конденсатор.

Про конденсатор, его характеристики

Как известно, емкость конденсатора определяется по формуле

С=Ɛ×Ɛ0×S/d

Где:

• Ɛ0 – диэлектрическая проницаемость;
• Ɛ — относительная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами;
• d – зазор между пластинами;
• S – площадь пластин.

В этой формуле три переменные — диэлектрическая проницаемость Ɛ, площадь S пластин конденсатора и зазор между пластинами d. Изменение любой из них приведет к изменению емкости, а отслеживание колебаний позволяет управлять свойствами среды или другие параметры.

Принцип работы емкостного измерителя

Наиболее простым техническим решением является включение измерительного датчика в времязадающую цепь генератора. Не вдаваясь в тонкости схем, можно сказать, что принцип работы любого емкостного датчика так или иначе связан с изменением параметров генератора. Это связано с колебаниями емкости конденсатора, что приводит к генерации колебаний с другой частотой.

Таким образом, отслеживая значение на выходе измерителя, можно оценить изменения контролируемого параметра. Конечно, в каждом случае схемное решение может быть разным. Во многом это будет зависеть от параметра конденсатора, на который влияет внешняя среда.

Это может быть изменение зазора между пластинами конденсатора за счет их сближения или удаления. Или при наполнении бака другой средой, например водой, значение диэлектрической проницаемости изменится. Или пластины конденсатора после внешних воздействий будут располагаться по отношению друг к другу по-разному.

Любое такое воздействие вызовет изменение значения емкости конденсатора, а значит, повлияет на работу схемы. Например, емкостные датчики уровня контролируют уровень заполнения бака или бункера. Зная зависимость между уровнем жидкости и емкостью конденсатора, можно определить, насколько заполнен бак.

Хотя следует отметить, что могут использоваться и другие методы обработки сигналов датчиков. Их много, выбор того или иного зависит от конкретных условий. Современный уровень развития электроники позволяет получать обработанный сигнал в виде цифрового кода.

Другой метод измерения емкости — использование аналого-цифровых преобразователей. С этой задачей легко справляются микроконтроллеры. При этом измерительная часть единиц на их основе значительно упрощается.

Характеристика датчиков линейных перемещений

Все неэлектрические величины, которые часто требуется контролировать в промышленных условиях, чрезвычайно разнообразны и многогранны. Значительную часть мероприятий, подлежащих строгому контролю, составляют угловые и плавные перемещения различного вида поверхностей в помещении. При использовании конденсатора, имеющего абсолютно однородное электрическое поле в рабочем промежутке, не так уж сложно изготовить электронные датчики следующих двух типов:

• Где площадь электродов будет переменной.
• Те, которые имеют переменный зазор между этими электродами.

Нетрудно понять, что первый тип лучше всего подходит для фиксации действительно больших движений, тогда как с помощью второго типа можно заметить даже такие движения тела в пространстве, размер которых составляет всего несколько микрон!

Принцип измерения и особенности

Введение в емкостные сенсорные датчики

Этот метод основан на измерении электрической емкости датчика, которая, в свою очередь, зависит от уровня топлива. Датчик, измеряющий уровень топлива, называется емкостным датчиком уровня топлива. Конструкция датчика достаточно проста и представляет собой не что иное, как конденсатор. Он состоит из двух пластин, между которыми имеется зазор, в который можно заливать топливо. Конструкция датчика может быть в виде двух металлических пластин или трубок, вставленных друг в друга. При этом поверхности двух электродов (пластин конденсатора) не должны иметь электрического контакта, а зазор между пластинами должен свободно заполняться топливом при погружении датчика и одинаково свободно освобождаться при падении уровня топлива. Когда топливо заполняет пространство между пластинами конденсатора (датчик), емкость изменяется. Этот метод подходит только для жидкостей, которые не проводят электричество. Таким образом, невозможно будет измерить уровень воды. Бензин и другие жидкие виды топлива не проводят электричество. Измерив электрическую емкость датчика, можно оценить уровень топлива в баке

Хотелось бы обратить внимание на некоторые недостатки этого метода измерения. Дело в том, что диэлектрические свойства топлива могут изменяться при изменении химического состава топлива

При изменении типа топлива может потребоваться калибровка прибора. Несмотря на это, этот способ позволяет установить датчик в баке под углом или даже закрепить его в крышке заливной горловины бака. Датчик не имеет движущихся частей, что важно в некоторых случаях.

Насколько безопасно размещать электрическую цепь в резервуаре? Многих волнует эта проблема. Как насчет искры? Наша схема датчика питается от 5В, а датчик заряжается через резистор в несколько МОм. В этих условиях образование искры невозможно. Напряжение 5В является пренебрежимо малым для возникновения искры пробоя. Кроме того, в баке любого автомобиля уже «плавает» электрический датчик уровня топлива. Низкое напряжение и ток не могут искрить и воспламенить топливо.

Я не ставил перед собой задачу получить сверхточный датчик, способный измерять уровень топлива с точностью до 1 мм и погрешностью 0,1%, хотя это вполне возможно. Учитывая, что датчик делался для устройств, где топливо в баке будет подвижным, нас вполне устраивает бюджетный вариант с погрешностью 5%.

Немного о конструктивных особенностях. Для уменьшения паразитных емкостей цепь измерения должна располагаться в непосредственной близости от датчика. Не допускается подключение датчика к измерительной цепи кабелями длиной более 20 мм. Другими словами, измерительная схема должна быть на датчике, датчик в баке, а дисплей должен быть рядом с человеком на некотором расстоянии от бака. Поэтому схема измерения уровня топлива конструктивно разделена на два модуля — модуль емкостного датчика топлива и модуль индикации. Эти два модуля соединены тремя проводами, два из которых подают питание на модуль датчика, а третий провод передает цифровые данные от модуля датчика на модуль дисплея. Это позволило решить проблему передачи данных на несколько метров, а также дает возможность конструктивно изменить модуль индикации. При этом схему сенсорного модуля менять не нужно.

Блок-диаграмма работы

Поскольку он ненаправленный, емкостный датчик измеряет некоторую емкость объектов, постоянно присутствующих в окружающей среде. Поэтому неизвестные объекты обнаруживаются им как увеличение этой фоновой мощности. Он намного больше, чем вместимость объекта, и постоянно меняется в размерах. Поэтому рассматриваемые устройства используются для обнаружения изменений в окружающей среде, а не для обнаружения абсолютного присутствия или отсутствия неизвестного объекта.

По мере приближения цели к зонду изменяется значение электрического заряда или емкости, что фиксируется электронной частью датчика. Результат может отображаться на экране или сенсорной панели.

Для измерения прибор подключается к печатной плате с сенсорным контроллером. Датчики оснащены кнопками управления. При этом вы можете включать несколько датчиков одновременно.

В сенсорных экранах используются датчики с электродами, расположенными рядами и столбцами. Они располагаются либо на противоположных сторонах основной панели, либо на отдельных панелях, которые отделены друг от друга диэлектрическими элементами. Контроллер перебирает различные датчики, чтобы сначала определить, к какой строке прикоснулись (направление Y), а затем к какой колонке (направление X). Щупы часто изготавливают из прозрачного пластика, что повышает информативность результата измерения.

ООО «СиБ Контролс»

Что такое емкостный уровнемер?

Что такое емкостной датчик/переключатель уровня?
Все продукты характеризуются удельной емкостью или диэлектрической проницаемостью. Традиционное емкостное сигнальное устройство использует диэлектрическую постоянную для формирования конденсатора, в котором датчик и его окружение действуют как пластины. Присутствие продукта вызывает изменение емкости, что приводит к срабатыванию сигнализации. На следующем изображении несколько емкостных переключателей уровня контролируют уровень жидкости в пластиковом контейнере:

Непрерывный емкостной датчик уровня (емкостный тип 1).

Существует две основные модификации таких датчиков:

1. — электрод одиночный, имеет чувствительный элемент в виде металлического стержня (полосы), который может быть покрыт диэлектриком для защиты от агрессивных сред. Роль второй футеровки конденсатора выполняет сам металлический резервуар.

Читайте также: Электромагнитный замок

2. — двухэлектродный, имеет чувствительный элемент в виде коаксиального конденсатора, образованного внешней трубкой и внутренним стержнем. Такая конструкция повышает стабильность показаний датчика и снижает помехи от внешних воздействий.

Датчики этого типа имеют простую конструкцию, невысокую цену, так как чувствительный элемент прост в изготовлении и не имеет в конструкции активных компонентов. В то же время такие датчики обладают низкой точностью (стандартная точность не лучше 0,5% от измеряемого диапазона) из-за того, что емкость чувствительного элемента зависит как от уровня заполнения жидкостью, так и от изменения диэлектрической проницаемости постоянным для самой жидкости (например, за счет изменения температуры или переменного фракционного состава флюидов). Эти датчики могут быть использованы в качестве средства контроля технологического процесса, где не требуется высокая точность, а основным критерием является надежность конструкции и низкая себестоимость. За счет герметизации центрального элемента датчик также может работать в агрессивных и электропроводящих средах, но в этом случае обычно могут быть наложены ограничения на длину датчика из-за сложности герметизации длинных электродов. Одно из названий этого типа датчиков — «емкостные электроды». Как правило, они не используются для коммерческого учета нефтепродуктов из-за недостаточной точности. Они широко используются в качестве пороговых датчиков — реле.

Сегментный емкостный уровнемер 1 (емкостной тип 2).

Чувствительный элемент датчиков этого типа выполнен в виде набора коаксиальных конденсаторов со сплошной внешней обшивкой. Такие конденсаторы располагают друг за другом по всей длине датчика с минимальным расстоянием. Конструкция таких датчиков выполнена из труб разного диаметра. Внутренний электрод обычно представляет собой набор отрезков трубы одинаковой длины, называемых отрезками. Количество таких отдельных сегментов варьируется от 4 до 16. Наружная трубка чувствительного элемента (ЧЭ) одновременно является общим вкладышем, экраном и корпусом датчика (ЧЭ). Разделение ЧЭ на сегменты приводит к качественному изменению метрологических свойств датчика. В таком датчике изменение свойств продукта можно учитывать, анализируя емкость нижних полностью заполненных сегментов и корректируя характеристику рабочего сегмента в зависимости от вида, свойств жидкости и температуры. (Под рабочим отрезком понимается отрезок, который находится на границе раздела фаз.). Сегментация ЧЭ датчика также позволяет повысить абсолютную точность датчика, так как измерение уровня производится только в районе одного сегмента. А расчет полного уровня осуществляется исходя из количества полностью заполненных отрезков, их длины и уровня, измеренного на рабочем отрезке. Конструкции ЧЭ таких датчиков выполнены в виде пассивных элементов (без электроники), что делает их особенно надежными. Датчики этого типа имеют ограничения, обусловленные их конструкцией: — длина конструкции не превышает 4–6 м (в зависимости от производителя), что ограничивает их применение для РКС; — невозможно одновременное измерение уровня воды и нефтепродукта, если оба уровня находятся на одном отрезке; — погрешности датчиков могут возрастать, если диэлектрические свойства продукта изменяются от сегмента к сегменту (происходит сильное расслоение продукта в резервуаре).

Существует промежуточный вариант между емкостными типом 1 и типом 2, представляющий собой модификацию типа 1, но с дополнительной нижней «опорной» секцией, которая всегда погружается в продукт или модификацию, состоящую из 2-х датчиков типа 1, но с разной длиной (один датчик короче другого на определенную длину). Обе эти модификации позволяют адаптировать датчик к изменению диэлектрических свойств среды. Эта возможность основана на принципе «примерной емкости», представляющей собой либо отдельный участок, либо часть участка, с которого снимается сигнал, пропорциональный изменению диэлектрических свойств изделия, и не зависящий от уровня. На основе этого дополнительного сигнала масштабируются характеристики основного чувствительного элемента и, таким образом, повышается точность измерения.

Сегментный емкостный уровнемер 2 (емкостный тип 3).

Чувствительный элемент (ЧЭ) этих датчиков имеет большое количество отдельных сегментов — конденсаторов (до 128 штук на 1 м длины датчика). Что. Конструкция датчика этого типа устраняет недостатки датчика типа 2. ЧЭ этих датчиков имеют встроенные цепи активного возбуждения и выполнены из двух печатных плат, металлизация которых образует обкладки измерительных конденсаторов. Размер каждого измерительного сегмента по высоте варьируется от 8 до 64 мм в зависимости от производителя.

Вследствие малой высоты конденсаторов при абсолютной точности ±1 мм необходимо иметь относительную точность ±5% при высоте конденсаторов 15-20 мм. Упрощены требования к точности электроники датчика. Кроме того, адаптация датчика к изменению диэлектрической проницаемости (изменение типа нефтепродукта, изменение температуры и т д.) происходит после небольшого изменения уровня (с высотой одного сегмента). Используя специальные алгоритмы обработки сигналов от отдельных сегментов, датчики этого типа реализуют встроенный механизм управления датчиком на резервуаре. Кроме того, датчик постоянно калибруется, чтобы компенсировать факторы окружающей среды. Выполнение ЧЭ в виде плоского составного конденсатора позволяет снять ограничения на длину датчика. Легко реализуется жесткая конструкция датчика уровня высотой до 20 м. В этом случае конструкция датчика всегда будет находиться на дне резервуара и поэтому измерения уровня будут производиться со дна резервуара.

Что может обнаружить емкостной датчик приближения?

Емкостные датчики приближения могут обнаруживать как проводящие, так и непроводящие объекты. Объекты/материал могут быть твердыми, гранулированными, порошкообразными и даже жидкими. Однако они в основном используются для обнаружения неметаллических материалов, таких как дерево, зерно, пластик, стекло, вода и другие жидкости, такие как топливо и химикаты.

Благодаря дальнейшим усовершенствованиям емкостные бесконтактные датчики могут обнаруживать еще больше параметров, таких как давление и расход жидкости.

Отрицательные моменты

К сожалению, каждый емкостной датчик имеет определенные недостатки, которые так или иначе препятствуют широкому использованию этого типа оборудования. Перечислим их подробнее:

• Коэффициент конверсии (т.е передачи) относительно низок.
• Небольшие размеры и простота конструкции способствуют тому, что к качеству экранирующих устройств предъявляются довольно высокие требования.
• Хороший емкостный датчик уровня (и другие подобные измерительные приборы) может эффективно работать только на частоте, значительно превышающей стандартное значение 50 Гц.

Классификация датчиков

Применяемые в промышленности методы производства позволяют разделить все выпускаемые типы датчиков на две большие группы: одноконденсаторные и двухконденсаторные. Последний вариант делится на дифференциальный и полудифференциальный. Рассмотрим их подробнее.

Простое устройство. При этом схемы емкостных датчиков предельно просты, так как их основной частью является самый обычный переменный конденсатор. К сожалению, даже немного повышенная влажность и температура очень заметно сказываются на точности показаний. Из-за этого часто возникают различные ошибки датчиков. Для выравнивания величины таких ошибок необходимо использовать дифференцированные планы.

Двойной емкостной датчик. Собственно, он и есть такая дифференцированная структура. Очень часто можно встретить емкостной датчик уровня, выполненный именно по этой схеме. Эти устройства избавлены от основных недостатков предыдущей модели, но имеют и свои недостатки. Их главный недостаток — необходимость использования двух-трех экранированных проводов между самим устройством и поверхностью, так как это единственный способ подавить так называемые паразитные емкости.

Однако в этом случае легко игнорировать довольно сложную схему емкостного датчика, поскольку взамен вы получаете чрезвычайно точное и чувствительное устройство.

Классификация емкостных датчиков по способу их реализации

Все типы емкостных датчиков можно разделить на две группы: датчики с одной и двумя емкостями. Последний далее делится на дифференциальный и полудифференциальный.

Одинарные емкостные датчики имеют простую конструкцию и представляют собой переменные конденсаторы. Этот тип датчика имеет ряд недостатков, к которым можно отнести значительное влияние внешней среды, такой как влажность и температура

Недостатком датчиков с дифференциальной конструкцией является то, что они отличаются от датчиков одинарной емкостью, а дифференциалы имеют не менее трех соединительных проводов между датчиком и измерительным блоком для нейтрализации негативного воздействия влажности и температуры.

Однако благодаря этому небольшому недостатку дифференциальные датчики значительно повышают свою точность и стабильность, тем самым расширяя область их применения.

Преимущества емкостных датчиков
По сравнению с конкурирующими оптическими, индуктивными и пьезоэлектрическими датчиками емкостные датчики имеют много преимуществ, в том числе:

• простота производства – для производства емкостных датчиков используются дешевые материалы, что влияет на конечную цену изделия;
• небольшой размер и вес;
• низкое энергопотребление;
• высокая степень чувствительности;
• бесконтактные (им не нужно находиться рядом с объектом исследования;
• долгий срок службы;

Простая адаптация конструкции датчика к различным задачам и измерениям.

Ошибка
К основным недостаткам емкостных датчиков относятся:

• относительно низкий коэффициент конверсии (передачи);
• необходимость работы с частотой выше 50 Гц;
• на производительность могут повлиять пыль и влага, а датчик может определить неправильное измерение;
• температурная чувствительность.

Емкостные датчики отличаются простой конструкцией, что позволяет создать прочную и надежную конструкцию. Параметры конденсатора зависят только от его свойств и не зависят от свойств используемых материалов, если они правильно подобраны.

Проблему их чувствительности к температуре можно решить, правильно подобрав материал пластин и подходящий утеплитель для их крепления. Остается только улучшить защиту от вредного воздействия пыли, влаги и ионного излучения, и у такого типа датчиков будет еще более широкая область применения.

И, наконец, мы можем подвести итоги …

Емкостные датчики используют очень небольшую механическую силу, необходимую им для перемещения движущейся части, регулировки производительности системы и работы с высокой точностью. Все это делает эти датчики незаменимыми для точного измерения проводящих и непроводящих элементов.

Где они могут быть использованы?

Области их возможного применения чрезвычайно разнообразны. Таким образом, почти в каждой отрасли можно найти операции, контролируемые этими устройствами. Они используются для контроля наполнения различных резервуаров, а содержимое может быть жидким, объемным или газообразным (датчик газа).

Распространенность их в промышленности и обычной производственной деятельности человека тем выше, чем надежнее и проще конструкция таких устройств. Сочетание этих функций делает их настолько хорошими, что их можно использовать даже в невероятно агрессивных условиях в трюмах нефтяных танкеров.

Кроме того, емкостной датчик можно использовать в качестве концевого выключателя на конвейерной линии или станке в производственном цехе. Также это необходимо для максимально точного позиционирования различных механизмов.

LC фильтры как основа емкостного измерения

Одной из основных проблем при емкостных измерениях является наличие паразитных шумов. Модификация измерительного блока, включающая в себя частотно-чувствительный элемент, повышает помехозащищенность. Кроме того, к датчику добавляются конденсатор и катушка индуктивности, образующие резонансный колебательный контур.

Где: а) контур фильтра; б) его характеристики.

Хотя архитектура LC-фильтра проста, он имеет несколько существенных преимуществ при интеграции в емкостной измеритель.

 

Во-первых, LC-резонатор обеспечивает отличную устойчивость к электромагнитным помехам, а во-вторых, источник шума, работающий на определенных частотах, может быть отфильтрован LC-резонатором без использования внешних цепей. Это снижает сложность системы и снижает затраты.

Изменение емкости LC-контура сдвинет резонансную частоту. Этот принцип использует FDC2214 в емкостно-цифровом преобразователе, который измеряет частоту колебаний LC-фильтра. Устройство выдает цифровое значение, пропорциональное этой частоте. Данные измерений могут быть преобразованы в эквивалентную емкость микроконтроллером, расположенным ниже по потоку.

Формулы для описания принципа действия некоторых видов датчиков

Датчик уровня с возможным изменением площади диэлектрических пластин можно просто описать следующим уравнением:
С= εεₒаХ/δ.

Под «Х» в данном случае понимается длина перекрытия используемых электродов. Соответственно, «а» обозначает ширину пластин самого конденсатора. Следует отметить, что такие приборы нашли свое применение в различных областях промышленности, где их используют для максимально точного измерения угловых величин. Емкость преобразователя в этом случае находится по следующему выражению:

С= εεₒ(r₂-r₁)/2δ * (φₒ-φ).

Для точного измерения чувствительности следует использовать несколько иную формулу:

K= εε2(r2-r1)/2δ.

Давайте посмотрим, что подразумевается под переменными, входящими в эти уравнения:

• r1 — внутренний радиус обкладки конденсатора;
• r2 — внешний радиус той же пластины;
• φ — текущее измеренное (текущее) значение угла перекрытия;
• φₒ — начальное значение угла перекрытия.

Наконец, давайте посмотрим на математическое выражение, описывающее принцип работы емкостного счетчика с переменным воздушным зазором:

С= εεₒS/(δₒ-X).

Нетрудно догадаться, что под δₒ понимается первичный зазор, а буква X обозначает величину смещения пластины. Примечание! Поскольку статические характеристики чисто нелинейны, этот тип датчика уровня обычно используется для измерения предельно малых перемещений, величина которых не превышает 0,1δₒ. Естественно, эти устройства востребованы в точном машиностроении, где даже незначительная ошибка может привести к достаточно серьезным проблемам.

Обзор индуктивных датчиков PRDCM

PRDCM представляет собой серию индуктивных переключателей цилиндрической формы с повышенной зоной чувствительности и светодиодным индикатором состояния (рис. 8).

Рисунок 8 — Внешний вид датчиков семейства PRDCM

Датчики доступны в двухпроводном (таблица 5) и трехпроводном исполнении (таблица 6). Активная зона представителей семейства достигает 25 мм, а рабочий зазор – 17,5 мм. Диапазон рабочих частот до 600 Гц.

Особенностями этой серии являются увеличенная до 2,5 раз дальность срабатывания по сравнению с предыдущим поколением и наличие разъема на корпусе, что удобно в эксплуатации и сокращает временные и материальные затраты на монтаж.

Выходной каскад имеет шесть вариантов: двухпроводной нормально замкнутый и нормально разомкнутый, трехпроводной нормально замкнутый и нормально разомкнутый NPN, трехпроводной нормально замкнутый и нормально открытый PNP. Диапазон напряжения питания для всех датчиков составляет 10…30 В.

Нагрузочные характеристики представителей с тремя проводами несколько выше: ток до 200 мА, собственное падение напряжения до 1,5 В. Двухпроводные имеют соответственно 100 мА и 3,5 В. Трехпроводные, однако, имеют более высокое собственное потребление до 10 мА, против всего 0,6 мА для двух проводников.

Все датчики этой серии обладают отличными изоляционными свойствами (до 1500 В) и высоким сопротивлением изоляции 50 МОм.

Состояние датчика можно определить по светодиоду, если он загорается, то в нагрузку подается ток.

Датчики устойчивы к высоким вибрациям и ударным нагрузкам. Их степень защиты (IP) составляет 67. Все это делает их отличным выбором для бытового и промышленного применения:

• концевые датчики координатных столов в станках;
• датчики положения инструментальной карусели фрезерных станков с ЧПУ;
• датчики открытия дверей;
• датчики приближения в автоматических роботизированных сварочных установках;
• датчики приближения в системах автоматической сборки;
• детекторы отбраковки (например, на линиях консервирования);
• датчики положения для автоматического розлива молочной продукции;
• и так далее

Таблица 5 – Основные характеристики 2-проводных датчиков семейства PRDCM

Параметр	Модель
PRDCMT08-2DO	PRDCMT08-4DO	ПРДКМТ12-4ДО	ПРДМТ18-7ДО	ПРДМТ18-7ДО	ПРДМТ18-14ДО	ПРДМТ30-15ДО	ПРДМТ30-25ДО
PRDCMT08-2DC	PRDCMT08-4DC	ПРДКМТ12-4ДК	PRDCMT18-7DC	PRDCMT18-7DC	ПРДКМТ18-14ДК	ПРДМТ30-15ДК	ПРДКМТ30-25ДК
PRDCMT08-2DO-I	PRDCMT08-4DO-I	ПРДКМТ12-4ДО-И	ПРДКМТ18-7ДО-И	ПРДКМТ18-7ДО-И	ПРДМТ18-14ДО-И	ПРДМТ30-15ДО-И	ПРДМТ30-25ДО-И
PRDCMT08-2DC-I	PRDCMT08-4DC-I	PRDCMT12-4DC-I	PRDCMT18-7DC-I	PRDCMT18-7DC-I	ПРДКМТ18-14ДЦ-И	ПРДКМТ30-15ДЦ-И	ПРДКМТ30-25ДЦ-И
		ПРДКМЛТ12-4ДО	PRDCMLT18-7DO	PRDCMLT18-7DO	ПРДКМЛТ18-14ДО	ПРДКМЛТ30-15ДО	ПРДКМЛТ30-25ДО
		PRDCMLT12-4DC	PRDCMLT18-7DC	PRDCMLT18-7DC	PRDCMLT18-14DC	ПРДКМЛТ30-15ДК	ПРДКМЛТ30-25ДК
		PRDCMLT12-4DO-I	PRDCMLT18-7DO-I	PRDCMLT18-7DO-I	PRDCMLT18-14DO-I	ПРДКМЛТ30-15ДО-И	ПРДКМЛТ30-25ДО-И
		PRDCMLT12-4DC-I	PRDCMLT18-7DC-I	PRDCMLT18-7DC-I	PRDCMLT18-14DC-I	PRDCMLT30-15DC-I	PRDCMLT30-25DC-I
Зона чувствительности	2 мм	4 мм	8 мм	7 мм	14 мм	15 мм	25 мм
Гистерезис	Макс. 10% расстояния срабатывания
Объект по умолчанию для обнаружения	8×8×1 мм	12×12×1 мм	25×25×1 мм	20×20×1 мм	40×40×1 мм	45×45×1 мм	75×75×1 мм
(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)
Разрешение на работу	0…1,4 мм	0…2,8 мм	0…5,6 мм	0…5,6 мм	0…9,8 мм	0…10,5 мм	0…17,5 мм
Напряжение питания (ном)	12/24 В постоянного тока
Напряжение питания (предельное)	10…30 В постоянного тока
Ток потребления	Максимум. 0,6 мА
Рабочая частота *	600 Гц	500 Гц	500 Гц	400 Гц	250 Гц	200 Гц	100 Гц
Падение напряжения на датчике	Максимум. 3,5 В
Отклонение температуры	Максимум. ±10% расстояния датчика при температуре окружающей среды 20
Текущий бренд	2…100 мА
Изоляционное сопротивление	Мой. 50 МОм (500 В=)
Диэлектрическая прочность	1500 В~, 50/60 Гц в течение 1 минуты
Виброустойчивость	амплитуда 1 мм при частоте от 10 до 55 Гц в каждом из направлений X, Y, Z в течение 2 часов
Ударопрочность	500 м/с² (около 50G) в направлениях X, Y, Z 3 раза
Индикатор	Индикатор работы (красный светодиод)
Рабочая температура	-25…70°С
Температура хранения	-30…80°С
Влажность воздуха	35…95%
Встроенная защита	от перенапряжения, от обратной полярности, от перегрузки по току
Материал	Корпус/гайка: никелированная латунь, диск: никелированное железо, поверхность считывания: термостойкий акрилонитрил-бутадиен-стирол
Степень защиты (IP)	IP67 (стандарт МЭК)
Вес стандартной версии	—	ПРДКМТ: 26 г	ПРДКМТ: 48 г	ПРДКМТ: 142 г
PRDCMLT: 36 г	PRDCMLT: 66 г	ПРДСМЛТ: 182 г
Масса улучшенной версии**	15,5 г	15 г	23,5 г	22 г	46,5 г	42,5 г	160 г	165 г
* Скорость отклика является средней: стандартный объект двойной ширины на 1/2 номинального расстояния
** Обновленный удельный вес относится только к PRDCMT

Таблица 6 – Основные характеристики 3-х проводных датчиков семейства PRDCM

Параметр	Модель
PRDCM12-4DN PRDCM12-4DP PRDCM12-4DN2 PRDCM12-4DP2 PRDCML12-4DN PRDCML12-4DP PRDCML12-4DN2 PRDCML12-4DP2	PRDCM12-8DN PRDCM12-8DP PRDCM12-8DN2 PRDCM12-8DP2 PRDCML12-8DN PRDCML12-8DP PRDCML12-8DN2 PRDCML12-8DP2	PRDCM18-7DN PRDCM18-7DP PRDCM18-7DN2 PRDCM18-7DP2 PRDCML18-7DN PRDCML18-7DP PRDCML18-7DN2 PRDCML18-7DP2	PRDCM18-14DN PRDCM18-14DP PRDCM18-14DN2 PRDCM18-14DP2 PRDCML18-14DN PRDCML18-14DP PRDCML18-14DN2 PRDCML18-14DP2	PRDCM30-15DN PRDCM30-15DP PRDCM30-15DN2 PRDCM30-15DP2 PRDCML30-15DN PRDCML30-15DP PRDCML30-15DN2 PRDCML30-15DP2	PRDCM30-25DN PRDCM30-25DP PRDCM30-25DN2 PRDCM30-25DP2 PRDCML30-25DN PRDCML30-25DP PRDCML30-2SDN2 PRDCML30-25DP2
Зона чувствительности	4 мм	8 мм	7 мм	14 мм	15 мм	25 мм
Гистерезис	Максимум. 10% расстояния срабатывания
Объект по умолчанию для обнаружения	12x12x1 мм	25x25x1 мм	20x20x1мм	40х40х1 мм	45х45х1 мм	75x75x1 мм
(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)	(Утюг)
Разрешение на работу	0…2,8 мм	0…5,6 мм	0…4,9 мм	0…9,8 мм	0…10,5 мм	0…17,5 мм
Напряжение питания (ном)	12/24 В постоянного тока
Напряжение питания (предельное)	0…30 В постоянного тока
Ток потребления	Максимум. 10 мА
Рабочая частота *	500 Гц	400 Гц	300 Гц	200 Гц	100 Гц	100 Гц
Падение напряжения на датчике	Максимум. 1,5 В
Отклонение температуры	Максимум. ±10% расстояния срабатывания при температуре окружающей среды 20℃
Текущий бренд	Максимум. 200 мА
Изоляционное сопротивление	Мой. 50 МОм (500 В постоянного тока)
Диэлектрическая прочность	1500 В~, 50/60 Гц в течение 1 минуты
Виброустойчивость	амплитуда 1 мм при частоте от 10 до 55 Гц в каждом из направлений X, Y, Z в течение 2 часов
Ударопрочность	500 м/с² (около 50G) в направлениях X, Y, Z 3 раза
Индикатор	Индикатор работы (красный светодиод)
Рабочая температура	-25…70°С
Температура хранения	-30…80°С
Влажность воздуха	35…95%
Встроенная защита	от перенапряжения, от обратной полярности, от перегрузки по току
Степень защиты (IP)	IP67 (стандарт МЭК)
Материал	Корпус/гайка: никелированная латунь, диск: никелированное железо, поверхность считывания: термостойкий акрилонитрил-бутадиен-стирол
Масса	ПРДКМ: 26 г	ПРДКМ: 48 г	ПРДСМ: 142 г
PRDCML: 34 г	PRDCML: 66 г	PRDCML: 182 г
* Скорость отклика является средней: стандартный объект двойной ширины на 1/2 номинального расстояния

Именование датчиков PRDCM осуществляется с использованием восьмизначного обозначения (таблица 7).
Таблица 7 – Наименование датчиков семейства PRDCM

П	Р	Д	СМТ	18	-7	DN	-Я
Тип датчика	Форма корпуса	Характеристики	Тип соединения	Диаметр головки датчика, мм	Чувствительная зона и т.д.	Тип выхода	Тип кабеля
П — индуктивная	Р — цилиндр	Д — с увеличенной сенсорной дистанцией	СМТ	2-проводная, стандартная, контактная	12		DN	NPN, 3-проводной, нормально разомкнутый	I — стандарт МЭК
			CMLT	2-жильный, расширенный контакт	18		DN2	NPN, 3-жильный, нормально замкнутый
			СМ	3-жильный, стандартный, контактный	тридцать		ДП	PNP, 3-проводной, нормально разомкнутый
			ХМЛ	3-жильный, удлиненный контакт			ДП2	PNP, 3-проводной, нормально замкнутый
							ДЕЛАТЬ	2-жильный, нормально открытый
							ОКРУГ КОЛУМБИЯ	2-проводной, нормально замкнутый

Возможные сферы применения датчиков

Рассмотренные емкостные датчики уровня, давления, положения и других видов подобных изделий, а также конструктивные особенности позволяют сделать вывод об их универсальности. Это означает, что они могут использоваться в различных областях промышленности, схемах регулирования и контроля. В качестве примера можно назвать следующие области народного хозяйства, где могут применяться такие счетчики:

• нефтегазовая промышленность;
• добыча и обработка металлов;
• горнодобывающая индустрия;
• сельское хозяйство, включая животноводство и растениеводство;
• деревообрабатывающая промышленность;
• производство напитков и продуктов питания;
• станкостроение и робототехнические комплексы;
• целлюлозно-бумажная промышленность;
• химическая промышленность и другие.

Использование емкостных преобразователей позволяет решить ряд проблем. Перечислить их все просто нереально, но опять же, в качестве примеров можно перечислить следующие варианты использования:

• индикация нахождения жидкостей, сыпучих веществ, в том числе продуктов, в трубе или складе, контроль наполнения;
• сигнализирует обрыв провода, ленты, других подобных предметов при намотке;
• подсчитать количество штук изделий;
• контроль натяжения ленты;
• использование в системах безопасности для обнаружения несанкционированного проникновения.

Как конденсатор превращается в датчик

В этом случае причина и следствие меняются местами. Когда к проводнику приложено напряжение, на каждой поверхности образуется электрическое поле. В емкостном датчике измерительное напряжение прикладывается к чувствительной зоне зонда, и для точных измерений электрическое поле с области зонда должно поддерживаться точно в пространстве между зондом и мишенью.

В отличие от обычного конденсатора, при работе емкостных датчиков электрическое поле может распространяться на другие объекты (или на отдельные их участки). В результате система распознает такое сложное поле как несколько целей. Чтобы этого не произошло, заднюю и боковые стороны чувствительной области окружают другим проводником, на котором поддерживается то же напряжение, что и на самой чувствительной области.

При подаче эталонного напряжения питания отдельная цепь подает точно такое же напряжение на защиту датчика. Если нет разницы в значениях напряжения между зоной чувствительности и зоной защиты, между ними нет электрического поля. Таким образом, исходный сигнал может исходить только от незащищенного края первичной цепи.

В отличие от конденсатора, на действие емкостного датчика будет влиять плотность материала объекта, так как это нарушит однородность генерируемого электрического поля.

Преимущества емкостных датчиков

Среди несомненных достоинств таких датчиков, где бы они ни использовались, хоть в Москве, хоть в Антарктиде, стоит отметить:

• малый вес, габариты, низкое энергопотребление;
• отсутствие контактов;
• долгий срок службы;
• возможность адаптации датчиков для решения различных задач;
• небольшие усилия для перемещения движущихся частей.
• простота изготовления, а также использование для этих целей недорогих недорогих материалов;