來(lái)源：IC先生

多年來(lái)，一種簡(jiǎn)單的電容傳感器已經(jīng)在商業(yè)上可用，用于檢測(cè)非金屬物體，盡管它們僅限于短距離，通常低于 1 厘米。通常，電容傳感器是一種接近傳感器，用于通過(guò)傳感器形成的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)檢測(cè)附近的物體。這些類型的傳感器與雷達(dá)有一些相似之處，它們能夠感知導(dǎo)電材料，同時(shí)通過(guò)塑料或木材等絕緣材料進(jìn)行觀察。

與雷達(dá)相比，差異顯著。電容式傳感器更小、更簡(jiǎn)單、更便宜且功耗更低。因此，本文簡(jiǎn)要介紹了電容式傳感器及其與應(yīng)用程序的工作原理。

什么是電容傳感器？
用于在沒(méi)有任何物理接觸的情況下檢測(cè)液體或固體等目標(biāo)的電子設(shè)備稱為電容傳感器。為了檢測(cè)這些目標(biāo)，電容傳感器會(huì)從傳感器的檢測(cè)端產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。任何可以中斷該電場(chǎng)的目標(biāo)都可以通過(guò)該傳感器檢測(cè)到。
電容傳感器可以檢測(cè)的固體材料有紙、塑料、玻璃、布和木頭。電容傳感器可檢測(cè)的液體有油、油漆、水等。

電容式傳感器工作原理
電容傳感器的工作原理與普通電容器一樣。在該傳感器中，傳感面內(nèi)的金屬板與振蕩器電路電連接，被檢測(cè)的目標(biāo)可以充當(dāng)電容器的下一個(gè)板。與產(chǎn)生電磁場(chǎng)的感應(yīng)式傳感器
不同，電容式傳感器產(chǎn)生靜電場(chǎng)。

靜電場(chǎng)產(chǎn)生

電容傳感器的框圖如下所示。內(nèi)部電容圖如上圖所示。該傳感器包括一個(gè)高頻振蕩器，其傳感表面通過(guò)兩個(gè)金屬電極形成。一旦物體靠近感應(yīng)表面，它就會(huì)移動(dòng)到電極的靜電場(chǎng)中并改變振蕩器的電容。

因此，一旦達(dá)到一定幅度，振蕩器電路將開(kāi)始振蕩并改變傳感器的輸出條件。一旦目標(biāo)遠(yuǎn)離電容傳感器，振蕩器的振幅就會(huì)減小，從而將電容傳感器切換回其原始位置。
該傳感器的典型檢測(cè)范圍約為 1 英寸或 25 毫米，而某些傳感器的范圍可擴(kuò)展到 2 英寸。

這些傳感器可以簡(jiǎn)單地檢測(cè)物體的優(yōu)異介電常數(shù)。因此，這使得檢測(cè)非金屬容器內(nèi)的材料成為可能，因?yàn)榕c容器相比，液體的介電常數(shù)要高得多。因此，這為傳感器提供了觀察整個(gè)容器并檢測(cè)液體的能力。為了更好的操作，它們必須在溫度和濕度相當(dāng)恒定的情況下使用。

電容式傳感器公式

電容傳感器是一種用于電容傳感的器件。它主要基于電容耦合原理。該傳感器可以簡(jiǎn)單地檢測(cè)和測(cè)量不同的事物，如運(yùn)動(dòng)、化學(xué)成分、位移、電場(chǎng)，并間接檢測(cè)許多其他變量，這些變量可以轉(zhuǎn)化為介電常數(shù)或運(yùn)動(dòng)，如加速度、壓力、流體成分和液位。
電容傳感器包括兩個(gè)金屬板，它們之間的距離為“d”，面積為“A”。因此，兩個(gè)端子之間的電容“C”可以通過(guò)以下表達(dá)式給出。

C = ε0*εr*A/h

其中：

“C”是法拉第內(nèi)的電容

'εr' 是絕緣體的相對(duì)介電常數(shù)

'εo' 是自由空間的介電常數(shù)

'A' 是兩個(gè)板塊的重疊區(qū)域

“h”是兩塊板之間間隙的寬度。

電容式傳感器的類型
電容式傳感器提供非接觸式目標(biāo)檢測(cè)。這些傳感器不僅可以檢測(cè)目標(biāo)的存在與否；但是，它們還可以檢測(cè)壓力、流量、間距、液位等。這可以簡(jiǎn)單地針對(duì)不同行業(yè)的不同材料進(jìn)行。有不同類型的電容傳感器，包括以下內(nèi)容。

微型電容式傳感器

這種類型的電容傳感器有晶片或圓柱形，可以放置在最緊湊的地方。這些傳感器主要用于監(jiān)控和控制機(jī)器過(guò)程和工作，就像用于作業(yè)計(jì)數(shù)的探測(cè)器一樣。為了在狹小的空間內(nèi)提供最出色的貼合性，小型傳感器頭需要一個(gè)外部放大器。所以在這個(gè)外部放大器上，電位器可以用來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度。

圓柱形電容式傳感器

與 ∅6.5 – M12 & M12 – M30 的微型傳感器相比，這種圓柱形電容傳感器更大。該傳感器主要包括可調(diào)節(jié)的感應(yīng)距離、外殼直徑范圍以及齊平和非齊平安裝選項(xiàng)。這些傳感器主要直接提供液位檢測(cè)或非接觸式接近檢測(cè)，否則整個(gè)容器壁。

高溫電容式傳感器

高溫電容式傳感器用于傳感器頭暴露在極端溫度下的情況。即使在最惡劣的情況下，這些傳感器仍然可以通過(guò)熱材料和溫度直接接觸來(lái)檢測(cè)液體溫度水平和散裝貨物。

模擬電容傳感器

模擬電容式傳感器的工作原理與典型的電容式傳感器類似，但根據(jù)使用方式的不同，它具有不同的優(yōu)勢(shì)。例如，與其他用途相比，這些傳感器在材料選擇、厚度和濃度差異監(jiān)測(cè)方面非常出色。        

電容式傳感器主要應(yīng)用

電容式傳感器檢測(cè)和測(cè)量除空氣外具有電介質(zhì)的導(dǎo)電物體。
這些傳感器最常用于確定導(dǎo)電目標(biāo)位置的變化。然而，這些類型的傳感器在測(cè)量密度、存在、厚度和非導(dǎo)體位置方面也非常有效。與空氣相比，塑料等非導(dǎo)電材料具有不同的介電常數(shù)。
電容式傳感器用于檢測(cè)或測(cè)量位置、接近度、加速度、位移、液位和濕度。
作為輸入設(shè)備，電容感應(yīng)觸摸屏用于手機(jī)、平板電腦、數(shù)字音頻播放器等
這些傳感器取代了機(jī)械按鈕。
總之，電容式傳感器經(jīng)常用于測(cè)量導(dǎo)電目標(biāo)位置內(nèi)的變化。然而，這些在測(cè)量密度、厚度和非導(dǎo)體位置時(shí)可能非常有效。