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使用电容和电感传感器进行接近检测

介绍

有两种基本的方法来检测对象的存在;接触和接近。接触意味着传感器和物体之间存在机械接触和产生的力。“接近”表示物体很近,但不需要接触。在这节课中,我们将讨论使用电容和电感传感器的接近检测

电容式传感器

电容式传感器能够在几厘米的距离内探测到大多数材料。回忆一下电容的基本关系。

C = Ak / d

式中,C =电容(法拉)
介电常数
A =板的面积
板(电极)之间的距离

在传感器中,板的面积和它们之间的距离是固定的。但是,当不同的材料靠近传感器时,它们周围空间的介电常数会发生变化。电容式传感器的说明如下图所示。用一个振荡场来确定极板的电容。当超出选定灵敏度时,传感器输出被激活。

对于这种传感器,靠近电极的任何材料都会增加电容。这将改变振荡信号的大小,探测器将决定何时这足够大,以确定接近。

这些传感器对具有高介电系数的绝缘体(如塑料)工作得很好,从而增加了电容。但是,它们对金属也很有效,因为目标中的导电材料看起来是更大的电极,从而增加了如图所示的电容。总的来说,电容的变化是正常的
pF的顺序。

电感传感器

感应式传感器利用磁场感应的电流来探测附近的金属物体。感应式传感器使用线圈(电感器)产生高频磁场,如下图所示。如果在变化的磁场附近有金属物体,电流就会在物体中流动。由此产生的电流形成了一种新的磁场
与原始磁场相反的磁场。最终的效果是,它改变了电感式传感器线圈的电感。通过测量电感,传感器可以确定金属何时被带到附近。这些传感器将检测任何金属,当检测多种类型的金属时,通常使用多个传感器

传感器可以探测到距离末端几厘米远的物体。但是,对象的方向可以是任意的,如下图所示。非屏蔽传感器的磁场在线圈头部周围覆盖了更大的体积。通过添加屏蔽层(线圈两侧的金属护套),磁场变得更小,但也更有方向性。电感式传感器通常采用屏蔽,以提高其方向性和准确性。

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