Kapacitní senzory. ε r2. Změna kapacity důsledkem změny X. b) c) ε r1. a) aktivní plochy elektrod. b)vzdálenosti elektrod

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Kapacitní senzory. ε r2. Změna kapacity důsledkem změny X. b) c) ε r1. a) aktivní plochy elektrod. b)vzdálenosti elektrod"

Jakub Fišer
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Kapacitní senzory a) b) c) ε r1 Změna kapacity důsledkem změny a) aktivní plochy elektrod d) ε r2 ε r1 e) ε r2 b)vzdálenosti elektrod c)plochy dvou dielektrik s různou permitivitou d) tloušťky dvou dielektrik s různou permitivitou e)diferenční senzor C=er.e0.S/d kde er je relativní permitivita a e0=8, f/m

dielektrik s různou permitivitou d) tloušťky dvou dielektrik s různou

2 Převáděcí obvody kapacitních snímačů a) zpětnovazební (snímač ve zpětné vazbě nábojového zesilovače) b) můstkové (výhodou je možnost připojení diferenčních snímačů) c) rezonanční obvody Snímač tvoří s indukčností rezonanční obvod oscilátoru, jehož kmitočet je funkcí změny kapacity snímač tvoří s indukčností rezonanční obvod. Změna kapacity vyvolá změnu impedance a tedy napětí rezonančního obvodu.

Snímač tvoří s indukčností rezonanční obvod oscilátoru, jehož kmitočet je funkcí změny kapacity

3 Příklady využit ití senzorů a) c) εr.ε 0 ε 0 b) d) p2 p1 ε 0 εr.ε 0

4 Indukčnostn nostní senzory Pracují na principu změny vlastní či vzájemné indukčnosti cívky (cívek) se změnou polohy feromagnetického jádra (magnetického obvodu). L = N 2 / Rm - Rm magnetický odpor(reluktance) V případp padě zařazen azené vzduchové mezery lze reluktanci železa zanedbat Rm=d/(µ0.S) d - tloušťka vzduchové mezery, µ0 = 4.π.10-7H/m L = ( µ 0.S.N Změny indukčnosti lze dosáhnout změnou tloušťky vzduchové mezery d nebo změnou její aktivní plochy S.Většinou se používá diferenční uspořádání ( označuje se LVTD - linear variable differential trasformer) 2 ) / d

L = N 2 / Rm - Rm magnetický odpor(reluktance) V případp padě zařazen azené vzduchové mezery lze reluktanci železa zanedbat Rm=d/(µ0.

5 da+ da a) b) a) Změna tloušťky vzduchové mezery b) Změna aktivní plochy c) da+ da S- S da- da c) Diferenční uspořádání

6 Převáděcí obvody indukčnostn nostních senzorů U Re(Uv)=f(x) Uv x U Re(Uv)=f(x) Uv x ReUv x Re(Uv) je na x lineární. Uv je nutno měřit vektorvoltmetrem

7 Indukční senzory elektrodynamický senzor kmitání membrána pólové nástavce u(t)=c.b.dx/dt c je konstanta snímací cívky a B magnetická indukce ve vzduchové mezeře indukční cívka permanentní magnet Výstupní napětí je úměrné rychlosti pohybu cívky Integrál výstupního napětí je úměrný poloze cívky Derivace výstupního napětí odpovídá okamžitému zrychlení cívky

dx/dt c je konstanta snímací cívky a B magnetická indukce ve vzduchové mezeře indukční

8 Indukční senzor otáček Uv Uv jádro (mag. m.m.) permanentní magnet permanentní magnet ferom. výstupek Při změně magnetického pole se v cívce indukuje napěťový impuls. Počet impulsů na jednu otáčku

9 Piezoelektrické senzory Piezoelektrický jev spočívá v elektrické polarizaci některých dielektrik při jejich mechanickém namáhání, která vede ke vzniku náboje hodí se pro měření tlaku, síly nebo kmitání nelze využít pro měření statických veličin výhodou je jednoduchá konstrukce, malé rozměry a vysoká spolehlivost

náboje hodí se pro měření tlaku, síly nebo kmitání nelze využít pro měření

10 Obvody pro zpracování signálu ze senzoru Elektrometrický zesilovač velký vstupní odpor (výstupní napětí závisí na délce kabelu Snímač Kabel Zesilovač + - Rk Ck R2 R Q C Q R1 U Impedanční konvertor Snímač G S Cod R Q C Q R D +U

délce kabelu Snímač Kabel Zesilovač + - Rk Ck R2 R Q C Q

11 ODPOROVÉ TENZOMETRY Odporové tenzometry využívají změny odporu vodiče při jeho deformaci U kovového tenzometru je odporový vodič tloušťky kolem 5µm (např. konstantan) uspořádán do tvaru meandru a fixovaný na speciální podložce (např. polyamid) o tloušťce asi 20µm. Typický odpor tenzometru bez deformace je 120 Ω, 350 Ω nebo 1000 Ω. Polovodičové tenzometry se vyrábí z křemíku nejčastěji tvoří Si substrát přímo membránu senzoru tlaku. Základním parametrem tenzometru je součinitel deformační citlivosti K=( R/R)/( l/l) kde ( R/R) je relativní změna odporu snímače a ( l/l) je relativní změna délky. Obvyklá hodnota K je u kovových od 1,6 do 3,5 u polovodičových od 75 do 180 (jsou citlivější).

Typický odpor tenzometru bez deformace je 120 Ω, 350 Ω nebo 1000 Ω. Polovodičové tenzometry se vyrábí z křemíku nejčastěji tvoří Si substrát přímo membránu senzoru tlaku.

12 ODPOROVÉ TENZOMETRY Kovový tenzometr Polovodičový tenzometr

13 Plný tenzometrický můstek m a příklad umíst stění senzorů Rv Rv R + R 1 R R F U= Uv F Rv Rv R R 3 4 R + R F

14 Optoelektronické senzory inkrementální senzory kódové senzory polohy,(kotouč s řadou stop v nichž se střídají průsvitné a neprůsvitné proužky.na jedné straně je osvětlení na druhé fotocitlivé prvky) senzory s nábojově vázanou strukturou (CCD),(základním elementem je kapacitor v němž se hromadí náboj generovaný při dopadu fotonů) optoelektronické deformační senzory tlaku s optickým vláknem. (mechanická deformace optického vlákna způsobuje změnu podmínek šířen ení světeln telného svazku)

na jedné straně je osvětlení na druhé fotocitlivé prvky) senzory s nábojově vázanou strukturou (CCD),(základním elementem

15 Princip inkrementáln lního čidla λ osvětlení pohyblivá clonka pevnáclonka u1 u2 fotoprvky 1.25λ u1 uref u u1k u2k D C Q Q vratný čítač Tam Zpět u1k Směr pohybu u1k Směr pohybu u2k t u2k t Q t Q t t t Dosažitelná přesnost je 7µm při použití interpolátoru (zpracovávají se vyšší harmonické) až 0,05µm

25λ u1 uref u2 + - - + u1k u2k D C Q Q vratný čítač Tam Zpět u1k Směr pohybu

Podobné dokumenty

Senzory tlaku. df ds. p = F.. síla [N] S.. plocha [m 3 ] 1 atm = 100 kpa. - definice tlaku: 2 způsoby měření tlaku: změna rozměrů.

Senzory tlaku. df ds. p = F.. síla [N] S.. plocha [m 3 ] 1 atm = 100 kpa. - definice tlaku: 2 způsoby měření tlaku: změna rozměrů. Senzory tlaku - definice tlaku: 2 způsoby měření tlaku: p = df ds F.. síla [N] S.. plocha [m 3 ] 1 atm = 100 kpa p F pružný člen změna rozměrů přímý (intrinsický) senzor senzor mechanického napětí (v prostředích,