Прибор сигнализирующий емкостной что это такое

17

ЕМКОСТНОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ

Емкостные охранные извещатели служат для обнаружения прикосновения или приближения к оборудованному ими предмету. Принцип их действия заключается и отслеживании изменения емкости охраняемого металлического изделия.

• поверхностным;
• линейным.

В первом случае это такие модели как «Риф» и «Пик». В качестве линейных используются извещатели «Радиан». Самое интересно, что здесь перечислены, наверное все виды выпускаемых емкостных извещателей.

Используются они редко. Главным образом, это определяется их чувствительностью к внешним помехам, а также жесткими требованиями к установке и размещению.

Дело в том, что емкость любого предмета может меняться в зависимости от внешних условий. Например, влажность вызывает увеличение токов утечки, что ведет к изменению емкости и вероятности ложного срабатывания.

В свете сказанного может вызвать недоумение применение применение емкостных линейных извещателей для уличной установки – «Радиан».

Это устройство предназначено для охраны периметров, протяженностью до 500 метров. Контролируемое (сигнальное) ограждение должно быть металлическим и установлено на электрические изоляторы.

• козырьки;
• верхние части ворот, калиток;
• сигнальный провод (антенна), натянутый вдоль ограждения.

Поскольку уличные условия эксплуатации подразумевают периодическое выпадение осадков, наличие электромагнитных помех, как от стационарных, так и мобильных источников, наведенных в результате грозовых разрядов и пр., в извещателе используется сложный алгоритм обработки сигналов, который, в принципе, со своими задачами справляется.

Датчики «Риф» и «Пик» предназначены, главным образом, для блокировки металлических шкафов и сейфов. Установлены блокируемые предметы должны быть на сухую, не проводящую электричество поверхность. Для обеспечения устойчивой работы сигнализации рекомендуется установка защищаемых конструкций на резиновые коврики.

Сами приборы нужно заземлять, причем, водопроводные и газовые трубы использовать для этих целей нельзя. Это должно быть или специально выполненное заземление либо металлические элементы строительной конструкции, например, арматура. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.

• их суммарная емкость (1500-2000 пикофарад в зависимости от типа прибора);
• конструктивные особенности помещения (кирпичное, железобетонное и пр.);
• наличие в непосредственной близости посторонних металлических предметов и пр.

Из сказанного должно быть ясна низкая популярность емкостных извещателей – сложность в установке, настройке и обслуживании.

Вибрационные датчики для этих целей удобнее, хотя и срабатывают, в отличии от рассматриваемых только при механическом воздействии на конструкцию, то есть не обеспечивают раннего обнаружения. Но во многих случаях этим можно пренебречь.

Есть еще одно интересное применение емкостных датчиков: блокировка окон и дверей. При этом антенна (провод) располагается по периметру дверной коробки, оконного проема, переплету рам.

Все это можно сделать аккуратно и скрыто, что является плюсом для помещений с повышенными требованию к дизайнерскому оформлению. При этом другие типы извещателей можно не использовать. Хорошая идея, кстати, но тоже редко реализуемая.

Следует обратить внимание на особенность емкостного принципа обнаружения, присущего также и радиоволновым извещателям – срабатывания, вызванные перемещениями людей (животных, предметов) со стороны неохраняемого помещения (объекта).

© 2014 — 2023 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов

Емкостные извещатели охранной сигнализации

Емкостные извещатели охранной сигнализации. Виды. Принцип действия. Условное обозначение. Особенности применения.

Емкостные извещатели ранее широко использовались в качестве третьего рубежа охраны для защиты металлических сейфов и шкафов, но с появлением более современных средств обнаружения они отошли на второй план и сейчас используются в основном для защиты периметра.

Принцип действия

Принцип работы емкостных извещателей основан на фиксации изменения емкости охраняемого объекта к которому они подключены. Изменение емкости приводит к изменению частоты генератора, понижение этой частоты ниже определенного порога приводит к формированию сигнала «Тревога». Чувствительность этих извещателей оценивается расстоянием до антенны, обычно составляет 10-30 см.

Учитывая, что такие извещатели чувствительны к электромагнитным помехам, а их в современном мире очень много, приходится применять сложные алгоритмы обработки полученных сигналов, чтобы отфильтровать все возникающие помехи и наводки.

Виды емкостных извещателей

Все емкостные датчики по зоне обнаружения относятся к поверхностным извещателям.

Емкостные извещатели можно разделить на две группы по применению:

• только для помещений (ПИК — емкость чувствительного элемента (ЧЭ) до 2 000 пФ);
• для помещений и охраны периметра (РОМБ-12МП, Радиан, Иструм-08Е — емкость ЧЭ до 40 000 пФ).

Условное обозначение

Условное обозначение емкостных извещателей установлено в рекомендациях Росгвардии

Р 071 — 2017 Технические средства систем безопасности объектов.
Обозначения условные графические элементов технических средств охраны, систем контроля и управления доступом, систем охранного телевидения

Особенности применения

Емкостные извещатели в помещении обычно используют для охраны металлических объектов — сейфов и шкафов. При этом извещатель должен находиться в непосредственной близости от защищаемого предмета, чтобы исключить попытки его отключения от охраняемого объекта без выдачи сигнала тревоги. Например, как на рисунке.

Пример блокировки сейфа емкостным извещателем

Чтобы нарушитель не смог подобраться к сейфу незамеченным пути подхода защищают объемным извещателем.

Благодаря тому, что у ЧЭ нет определенной формы такие извещатели вполне эффективны при защите и неметаллических предметов, например: картин, гобеленов и пр. Можно даже не отключать его в неохраняемое время, главное, чтобы к предмету не приближались и не касались его.

Примеры чувствительных элементов емкостных извещателей

Допускается блокировка такими емкостными датчиками дверей и окон. Чувствительный элемент в виде провода можно проложить по периметру конструкции. Тем самым можно отказаться от использования магнитоконтактных и поверхностных извещателей.

При использовании емкостных датчиков для охраны периметра — чувствительный элемент выглядит как металлическая сетка. Используется для защиты ограждающих конструкций от «перелаза».

Защита периметра с помощью емкостных извещателей

Наряду с очевидными достоинствами:

• легко замаскировать чувствительный элемент извещателя;
• ранее обнаружение нарушителя (реагирует на приближение к охраняемому объекту);
• допускается и точечная блокировка отдельных предметов и поверхностная блокировка малых и больших площадей;

Емкостные извещатели обладают и недостатками:

• установка извещателя в непосредственной близости от защищаемого предмета;
• линии электросетей в помещении не ближе 0,5 метра;
• требуется хорошее заземление;
• необходима диэлектрическая изоляция охраняемого предмета или ЧЭ, в случае охраны периметра;
• как и радиоволновые извещатели чувствительны к перемещениям в соседних помещениях.

Вывод

Емкостные извещатели позволяют сформировать сигнал «Тревога» заранее, до того как злоумышленник прикоснулся к охраняемому предмету или поверхности. Их ЧЭ легко замаскировать, можно не отключать в неохраняемое время и они довольно эффективны в применении в музеях, выставочных залах, достаточно лишь оградить защищаемые экспонаты, чтобы к ним не приближались посетители.

Благодаря продвинутым алгоритмам обработки поступающих сигналов такие извещатели можно использовать для охраны участков периметра, где сложно создать полосу отчуждения для использования оптикоэлектронных или радиоволновых извещателей.

Поэтому перед тем, как приступать к подготовке технического задания или проектированию тщательно проанализируйте все слабые места объекта и выберите наиболее эффективные средства защиты.

Если статья показалась Вам интересной, поделитесь ею в социальных сетях.

Датчик емкостный или прибор сигнализирующий емкостный – что это такое, как правильно выбрать

Электрика

Ёмкостный датчик — преобразователь параметрического типа, в котором изменение измеряемой величины преобразуется в изменение ёмкости конденсатора.

Специальная схема преобразует изменение ёмкости в пороговый сигнал датчика (например сухой контакт). В простейших датчиках это обычно мультивибратор, преобразователь «частота (или скважность)-напряжение» и компаратор.

Емкостные датчики

Иногда, если изменение ёмкости в ответ на воздействие невелико, приходится ставить схемы на микроконтроллерах, которые занимаются автоподстройкой чувствительности и нуля датчика.

Емкостный сенсорный экран смартфонов

Существуют также ёмкостные датчики уровня жидкости, широко используемые для измерения количества топлива на летательных аппаратах. Обычно датчик представляет собой пару вставленных друг в друга металлических цилиндров (иногда сложной формы, чтобы обеспечить линейность характеристики датчика при сложной форме бака), погруженных в топливо.

Принцип действия датчиков основан на том, что ёмкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости изолятора, а ε у воздуха и топлива различается (порядка 1 и 1,8 соответственно).

В результате при заполнении бака топливом возрастает реактивное сопротивление датчика. Питаются ёмкостные топливомеры, как правило, от общей сети ЛА напряжением 115 В частотой 400 Гц, которое для питания датчиков понижается.

Основные преимущества ёмкостных датчиков: высокий порог чувствительности и небольшая инерционность. Основные недостатки: сильное влияние внешних электромагнитных полей.

Специфическая разновидность датчиков — сенсорные экраны на ёмкостном принципе.

Модельный ряд емкостных датчиков для жидких продуктов

Емкостные датчики уровня жидких продуктов выпускаются в различных вариантах. Для работы в разных условиях подбирается датчик с необходимой формой и размером чувствительного элемента, конструкцией и размером корпуса. Модели также отличаются по типу установки и могут быть предназначены для встраивания в стенки или крышку резервуара, размещения рядом с емкостью, в подвесном варианте и других.

Принцип работы емкостного датчика уровня для жидких продуктов

Емкостный датчик уровня жидкости имеет в составе специальный конденсатор, меняющий свою емкость в зависимости от среды, в которую датчик помещен. При этом конденсатор имеет очень высокую чувствительность, позволяющую работать и с веществами с минимальной диэлектрической проницаемостью, а также с диэлектриками.

Работа с датчиком строится следующим образом. Емкостный датчик размещается в резервуаре или трубе, предназначенной для жидкого материала. В качестве базового значения диэлектрической проницаемости используется проницаемость воздуха. В момент соприкосновения чувствительного элемента датчика с контролируемым веществом емкость конденсатора меняется, что приводит к срабатыванию датчика, и происходит фиксация уровня.

При необходимости емкостный датчик может проводить измерения уровня без контакта с жидкостью в случае работы с емкостями из материалов-диэлектриков. В этом случае фиксация уровня происходит через стенку или крышку резервуара при достижении жидкостью точки размещения чувствительного элемента датчика.

Бесконтактные датчики положения

Индуктивные датчики

Индуктивный датчик — бесконтактный датчик предназначенный для бесконтактного получения информации о перемещениях рабочих органов машин, механизмов, роботов и т.п. и преобразования этой информации в электрический сигнал.

Индуктивный датчик распознает и соответственно реагирует на все токопроводящие предметы.

Индуктивные датчики широко используются для решения задач АСУ ТП. Выполняются с нормально разомкнутым или нормально замкнутым контактом.

Принцип действия основан на изменении параметров магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности внутри датчика.

Принцип действия бесконтактного конечного выключателя (ВК) основан на изменении амплитуды колебаний генератора при внесении в активную зону датчика металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров.

При подаче питания на конечный выключатель в области его чувствительной поверхности образуется изменяющееся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, которые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора.

В результате вырабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от расстояния между датчиком и контролируемым предметом. Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса

Структура

Индуктивные бесконтактные выключатели состоят из следующих основных узлов:

1. Генератор создает электромагнитное поле взаимодействия с объектом.
2. Триггер обеспечивает гистерезис при переключении и необходимую длительность фронтов сигнала управления.
3. Усилитель увеличивает амплитуду сигнала до необходимого значения.
4. Светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки.
5. Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.
6. Корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воздействий. Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями.

Основные определения, используемые в теме емкостных датчиков – следующие.

Активная зона

Активная зона бесконтактного индуктивного выключателя — та область перед его чувствительной поверхностью, где более всего сконцентрировано магнитное поле чувствительного элемента датчика. Диаметр этой поверхности приблизительно равен диаметру датчика.

Номинальное расстояние срабатывания

Номинальное расстояние переключения — теоретическая величина, не учитывающая разброс производственных параметров датчика, изменения температуры и напряжения питания.

Номинальное расстояние срабатывания (Sn) — основной параметр датчика, нормируемый для данного типоразмера при номинальном напряжении питания и температуре. Расстояние срабатывание увеличивается с ростом габаритов чувствительного элемента и, соответственно, с ростом габаритов датчика.

Согласно ГОСТ Р 50030.5.2-99 индуктивный датчик должен срабатывать в гарантированном интервале срабатывания, а именно в диапазоне от 0 (то есть от поверхности чувствительной головки датчика) до 81% от заявляемого Sn для стандартизированного стального объекта воздействия.

Интервал срабатывания датчиков объективно зависит от температуры окружающей среды.

Как правило, датчик устанавливается так, чтобы объект воздействия (подвижный элемент конструкции) двигался параллельно чувствительной поверхности устройства.

Рабочий зазор

Рабочий зазор — это любое расстояние, обеспечивающее надежную работу бесконтактного выключателя в допустимых пределах температуры и напряжения.

Поправочный коэффициент рабочего зазора

Поправочный коэффициент дает возможность определить рабочий зазор, который зависит от металла, из которого изготовлен объект воздействия.

Различаются датчики утапливаемого исполнения (допускающие установку заподлицо в металл) и неутапливаемого. Во втором случае датчики имеют большее расстояние срабатывания. На рисунке отображена зависимость выходного сигнала от расстояния до диска.

Поперечный датчик приближения зависимость выходного сигнала от расстояния

Принцип действия емкостных бесконтактных выключателей

Емкocтный дaтчик, измерительный преобразователь неэлектрических величин (уровня жидкости, механические усилия, давления, влажности и др.) в значения электрической ёмкости. Конструктивно емкостный датчик представляет собой конденсатор электрический плоскопараллельный или цилиндрический.

Емкостные датчики имеют чувствительный элемент в виде вынесенных к активной поверхности пластин конденсатора.

Принцип действия емкостных сенсоров основывается либо на изменении геометрии конденсатора (т.е. на изменении расстояния между пластинами), либо на изменении емкости за счет размещения между пластинами различных материалов: электропроводных или диэлектрических. Изменения емкости, как правило, преобразуются в переменный электрический сигнал.

Принцип действия основан на зависимости электрической емкости конденсатора от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними.

Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая емкость определяется выражением:

С = e0eS/d

где e0 — диэлектрическая постоянная; e — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; S — активная площадь обкладок; d — расстояние между обкладками конденсатора.

Зависимости C(S) и C(d) используют для преобразования механических перемещений в изменение емкости.

Приближение объекта из любого материала к активной поверхности ведет к изменению емкости конденсатора, параметров генератора и в конечном итоге к переключению коммутационного элемента.

Устройство и принципы работы емкостного датчика

Емкостный бесконтактный датчик функционирует следующим образом:

1. Генератор обеспечивает электрическое поле взаимодействия с объектом.
2. Демодулятор преобразует изменение амплитуды высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения.
3. Триггер обеспечивает необходимую крутизну фронта сигнала переключения и значение гистерезиса.
4. Усилитель увеличивает выходной сигнал до необходимого значения.
5. Светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает работоспособности, оперативность настройки.
6. Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.
7. Корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воздействий.

Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями. Активная поверхность емкостного бесконтактного датчика образована двумя металлическими электродами, которые можно представить как обкладки «развернутого» конденсатора.

Электроды включены в цепь обратной связи высокочастотного автогенератора, настроенного таким образом, что при отсутствии объекта вблизи активной поверхности он не генерирует. При приближении к активной поверхности емкостного бесконтактного датчика объект попадает в электрическое поле и изменяет емкость обратной связи.

Генератор начинает вырабатывать колебания, амплитуда которых возрастает по мере приближения объекта. Амплитуда оценивается последующей схемой обработки, формирующей выходной сигнал. Емкостные бесконтактные датчики срабатывают как от электропроводящих объектов, так и от диэлектриков.

При воздействии объектов из электропроводящих материалов реальное расстояние срабатывания Sr максимально, а при воздействии объектов из диэлектрических материалов расстояние Sr уменьшается в зависимости от диэлектрической проницаемости материала er (см. график зависимости Sr от er и таблицу диэлектрической проницаемости материалов).

При работе с объектами из различных материалов, с разной диэлектрической проницаемостью, необходимо пользоваться графиком зависимости Sr от er

Номинальное расстояние срабатывания (Sn) и гарантированный интервал воздействия (Sa), указанные в технических характеристиках выключателей, относятся к заземленному металлическому объекту воздействия (Sr=100%). Соотношение для определения реального расстояния срабатывания (Sr): 0,9 Sn

Зависимость реального расстояния срабатывания Sr от диэлектрической проницаемости материала объекта er. Диэлектрическая проницаемость некоторых материалов:

• Бумага – 2,3
• Бумага промасленная – 4,0
• Вода – 80
• Воздух – 1,0
• Древесина – 2-7
• Керосин – 2,2
• Мрамор – 8,0
• Нефть – 2,2
• Спирт этиловый – 25,8
• Стекло – 5,0
• Фторопласт (тефлон) – 2,0
• Фарфор – 4,4
• Фанера – 4,0

Емкостные датчики могут быть однополярными (в их состав входит только один конденсатор), дифференциальными (в их состав входят два конденсатора) или мостовыми (здесь уже используются четыре конденсатора). В случае дифференциальных или мостовых сенсоров, один или два конденсатора являются либо постоянными, либо переменными, включенными навстречу друг другу.

На практике при измерении перемещения электропроводного объекта, его поверхность часто играет роль пластины конденсатора. Здесь отображена принципиальная схема однополярного емкостного датчика, в котором одна из пластин конденсатора соединена с центральным проводником коаксиального кабеля, а другой пластиной является сам объект.

Отметим, что собственная пластина датчика окружается заземленным экраном, что позволяет улучшать линейность и уменьшать краевые эффекты. Типовой емкостной датчик работает на частотах 3-МГц диапазона и может детектировать перемещения быстро двигающихся объектов.

Частотные характеристики такого датчика со встроенным электронным интерфейсом лежат в диапазоне 40 кГц.

Емкостные датчики приближения

Среди большого разнообразия емкостных конструкций порой бывает непросто выбрать наиболее подходящий для данного конкретного случая вариант емкостного датчика. Во многих публикациях на тему емкостных устройств область применения и отличительные особенности предлагаемых конструкций описываются весьма кратко и радиолюбитель зачастую не может сориентироваться – какую-же схему емкостного устройства следует предпочесть для повторения.

В данной статье приведено описание различных типов емкостных датчиков, даны их сравнительные характеристики и рекомендации по наиболее рациональному практическому использованию каждого конкретно взятого типа емкостных конструкций.

Как известно, емкостные датчики способны реагировать на любые предметы и, при этом, их расстояние срабатывания не зависит от таких свойств поверхности приближающегося объекта, как, например, тёплый он или холодный (в отличие от инфракрасных датчиков), а так-же — твёрдый или мягкий (в отличие от ультразвуковых датчиков движения).

Кроме того, емкостные датчики могут обнаруживать объекты сквозь различные непрозрачные «преграды», например – стены строений, массивные заборы, двери и т.п. Использоваться подобные датчики могут как для охранных целей, так и для бытовых, например – для включения освещения при входе в помещение; для автоматического открывания дверей; в сигнализаторах уровня жидкости и т.п.

Существуют несколько типов емкостных датчиков.

Датчики на конденсаторах

В датчиках этого типа сигнал срабатывания формируется с помощью конденсаторных схем и подобные конструкции можно разделить на несколько групп.
Наиболее простые из них — схемы на емкостных делителях.

В подобных устройствах, например , антенна-датчик подключается к выходу рабочего генератора через разделительный конденсатор малой ёмкости, при этом, в точке соединения антенны и вышеуказанного конденсатора, образуется рабочий потенциал, уровень которого зависит от ёмкости антенны, при этом, антенна-датчик и разделительный конденсатор образуют емкостной делитель и при приближении какого-либо объекта к антенне, потенциал в точке её соединения с разделительным конденсатором – понижается, что является сигналом к срабатыванию устройства.

Существуют так-же схемы на RC-генераторах. В данных конструкциях, например , для формирования сигнала срабатывания используется RC-генератор, частотозадающим элементом которого является антенна-датчик, ёмкость которой изменяется (возрастает) при приближении к ней какого-либо объекта. Задаваемый ёмкостью антенны-датчика сигнал, сравнивается затем с образцовым сигналом, поступающим с выхода второго (эталонного) генератора.

Датчики на развёрнутых конденсаторах

В подобных устройствах, например , в качестве антенны-датчика используются две плоские металлические пластины, размещённые в одной плоскости. Данные пластины являются обкладками развёрнутого конденсатора и при приближении каких-либо объектов, изменяется диэлектрическая проницаемость среды между обкладками и, соответственно, увеличивается ёмкость вышеуказанного конденсатора, что является сигналом к срабатыванию датчика.

Известны так-же устройства, например , в которых используется способ сравнения ёмкости антенны с ёмкостью образцового (эталонного) конденсатора ().

При этом, характерной особенностью емкостных датчиков на конденсаторах является их невысокая помехоустойчивость – на входах подобных устройств не содержится элементов, способных эффективно подавлять посторонние воздействия.

Принимаемые антенной различные наводки и радиопомехи образуют на входе устройства большое количество шумов и помех, делая подобные конструкции нечувствительными к слабым сигналам. По этой причине, дальность обнаружения объектов у датчиков на конденсаторах невелика, например, приближение человека они обнаруживают с расстояния не превышающего 10 — 15 см.

Вместе с тем, подобные устройства могут быть весьма простыми по своей конструкции, (например) и в них нет необходимости использовать намоточные детали — катушки, контура и т.п., благодаря чему, данные конструкции довольно удобны и технологичны в изготовлении.

Область применения емкостных датчиков на конденсаторах. Данные устройства могут применяться там, где высокая чувствительность и помехоустойчивость не требуются, например в сигнализаторах прикосновения к металлич. предметам, датчиках уровня жидкости и т.п., а так-же, — для начинающих радиолюбителей, знакомящихся с емкостной техникой.

Емкостные датчики на частотозадающем LC-контуре

Устройства данного типа менее подвержены воздействиям радиопомех и наводок по сравнению с датчиками на конденсаторах.

Антенна-датчик (обычно металлическая пластина) присоединяется (либо напрямую, либо через конденсатор ёмкостью в несколько десятков пФ) к частотозадающему LC-контуру ВЧ-генератора. При приближении какого-либо объекта — изменяется (увеличивается) ёмкость антенны и, соответственно, — ёмкость LС-контура. В результате — изменяется (понижается) частота генератора и происходит срабатывание.

Особенности емкостных датчиков данного типа

LС-контур с присоединённой к нему антенной-датчиком является частью генератора, вследствие чего, воздействующие на антенну наводки и радиопомехи оказывают влияние и на его работу: через элементы положительной обратной связи помеховые сигналы (особенно импульсные) просачиваются на вход активного элемента генератора и усиливаются в нём, образуя на выходе устройства посторонние шумы, понижающие чувствительность конструкции к слабым сигналам и создающие опасность ложных срабатываний.

LС-контур, работающий в качестве частотозадающего элемента генератора, сильно нагружен и имеет пониженную добротность, в результате чего, снижаются избирательные свойства контура и ухудшается его способность изменять свою настройку при изменении ёмкости антенны, что дополнительно понижает чувствительность конструкции.

Вышеуказанные особенности датчиков на частотозадающем LС-контуре ограничивают их помехоустойчивость и дальность обнаружения объектов, к примеру, расстояние обнаружения человека датчиками этого типа составляет обычно 20 — 30 см.

Имеется несколько разновидностей и модификаций емкостных датчиков с частотозадающим LС-контуром.

Датчики с кварцевым резонатором

В подобных устройствах, например , с целью повышения чувствительности и стабильности частоты генератора, введены: кварцевый резонатор и дифференциальный ВЧ-трансформатор, первичная обмотка которого является элементом частотозадающего контура генератора, а две его вторичных (идентичных) обмотки являются элементами измерительного моста, к которому подключается антенна-датчик, последовательно соединённая с кварцевым резонатором, и при приближении к антенне какого-либо объекта формируется сигнал срабатывания.

Чувствительность у подобных конструкций выше по сравнению с обычными датчиками на частотозадающем LС-контуре, однако для них требуется изготовление дифференциального ВЧ-трансформатора (в вышеуказанной конструкции его обмотки размещаются на кольце типоразмера К10 × 6 × 2 из феррита М3000НМ, при этом, для повышения добротности, в кольце прорезается зазор шириной 0,9…1,1 мм.

Датчики с отсасывающим LС-контуром

Данные конструкции, например , — представляют собой емкостные устройства, в которые с целью повышения чувствительности введён дополнительный (получивший название отсасывающего) LС-контур, индуктивно связанный с частотозадающим контуром генератора и настроенный в резонанс с этим контуром.

Антенна-датчик, при этом, подключается не к частотозадающему контуру, а к вышеуказанному отсасывающему LС-контуру, включающему в себя конденсатор малой ёмкости и соленоид, индуктивность которого, соответственно, — увеличена. Т.к.е. контурного конденсатора, при этом, должен быть небольшим – на уровне М33 – М75.

Благодаря малой ёмкости данного контура, ёмкость антенны-датчика становится с ней сравнима, благодаря чему, изменения ёмкости антенны оказывают значительное воздействие на настройку вышеуказанного отсасывающего LС-контура, при этом, от настройки данного контура в значительной мере зависит амплитуда колебаний на частотозадающем контуре генератора и, соответственно, — уровень ВЧ-сигнала на его выходе.

Можно отметить и то, что в подобных конструкциях связь между антенной и частотозадающим контуром генератора не прямая, а индуктивная, благодаря чему, погодно-климатические воздействия на антенну не могут оказывать прямого влияния на работу активного элемента генератора (транзистора или ОУ), что является положительным свойством подобных конструкций.

Как и в случае с датчиками на кварцевом резонаторе, повышение чувствительности у емкостных устройств с отсасывающим LС-контуром достигнуто за счёт некоторого усложнения конструкции – в данном случае требуется изготовление дополнительного LС-контура, включающего в себя катушку индуктивности с количеством витков — вдвое большим (в — 100 витков) по сравнению с катушкой частотозадающего LС-контура.

В некоторых емкостных датчиках для повышения дальности обнаружения используется такой способ, как увеличение размеров антенны-датчика. При этом, у таких конструкций возрастает и восприимчивость к электромагнитным наводкам и радиопомехам; по этой причине, а так-же в силу громоздкости подобных устройств (например, в в качестве антенны используется металлическая сетка размером 0,5 × 0,5 М.) данные конструкции целесообразно использовать за городом, — в местах со слабым электромагнитным фоном и, желательно — за пределами жилых помещений – что-бы не возникали наводки от сетевых проводов.

Устройства с большими размерами датчиков лучше всего использовать в сельской местности для охраны садовых участков и полевых объектов.

Область применения датчиков с частотозадающим LС-контуром

Подобные устройства могут использоваться для различных бытовых целей (включение освещения и т.п.), а так-же для обнаружения каких-либо объектов в местах со спокойной электромагнитной обстановкой, например — в подвальных помещениях (находящихся ниже уровня земли), а также — за городом (в сельской местности — при отсутствии радиопомех — датчики этого типа могут обнаруживать, к примеру, приближение человека на расстоянии до нескольких десятков см).

В городских-же условиях данные конструкции целесообразно использовать либо как датчики прикосновения к металлическим предметам, либо в составе тех устройств сигнализации, которые в случае ложных срабатываний не причиняют больших неудобств окружающим, например, — в устройствах, включающих отпугивающий световой поток и негромкий звуковой сигнал.

Дифференциальные емкостные датчики (устройства на дифференциальных трансформаторах).

Подобные датчики, например , отличаются от вышеописанных конструкций тем, что имеют не одну, а две антенны-датчика, что позволяет обеспечить подавление (взаимокомпенсацию) погодно-климатических воздействий (температура, влажность, снег, иней, дождь и т.п.).

При этом, для обнаружения приближения объектов к какой-либо из антенн емкостного устройства, используется симметричный измерительный LC-мост, реагирующий на изменение ёмкости между общим проводом и антенной.

Работают данные устройства следующим образом.Чувствительные элементы датчика – антенны подключаются к измерительным входам LC-моста, а ВЧ-напряжение, необходимое для питания моста, формируется в дифференциальном трансформаторе, на первичную обмотку которого, подаётся питающий ВЧ-сигнал с выхода ВЧ-генератора ( в — в целях упрощения, — катушка частотозадающего контура генератора одновременно является первичной обмоткой дифференциального трансформатора).

Трансформатор дифференциальных конструкций содержит две идентичных вторичных обмотки, на противоположных концах которых, образуется противофазное переменное ВЧ-напряжение, для питания LС-моста.

При этом, на выходе моста, ВЧ-напряжение отсутствует т.к ВЧ-сигналы на его выходе будут одинаковы по амплитуде и противоположны по знаку, в силу чего, будет происходить их взаимокомпенсация и подавление (в измерительном LС-мосте рабочие токи идут навстречу друг другу и взаимокомпенсируются на выходе).

В своём исходном состоянии на выходе измерительного LС-моста сигнал отсутствует, в случае-же приближения объекта к какой-либо из антенн, увеличивается ёмкость того или иного плеча измерительного моста, вызывая нарушение его балансировки, в результате чего, взаимокомпенсация ВЧ-сигналов генератора становится неполной и на выходе LС-моста появляется сигнал к срабатыванию устройства.

При этом, если ёмкость возрастает (или понижается) сразу у обоих антенн, то срабатывания не происходит т.к. в этом случае балансировка LС-моста не нарушается и ВЧ-сигналы, протекающие в цепи LС-моста, по-прежнему сохраняют одинаковую амплитуду и противоположные знаки.

Благодаря вышеуказанному свойству, устройства на дифференциальных трансформаторах, также, как и описанные выше, дифференциальные конденсаторные датчики, устойчивы к погодно-климатическим колебаниям т.к. те воздействуют на обе антенны одинаково и затем взаимокомпенсируются и подавляются.

Наводки и радиопомехи, при этом, не подавляются, устраняются лишь погодно-климатические воздействия, поэтому у дифференциальных датчиков, как и у датчиков на частотозадающем LС-контуре, периодически случаются ложные срабатывания.

Располагаться-же антенны должны так, что-бы при приближении объекта, воздействие на одну из них было-бы больше, чем на другую.

Особенности дифференциальных датчиков

Дальность обнаружения у этих устройств несколько выше по сравнению с датчиками на частотозадающем LС-контуре, но при этом дифференциальные датчики сложнее по конструкции и имеют повышенный потребляемый ток из-за потерь в трансформаторе, имеющего ограниченный к.п.д. Кроме того, подобные устройства имеют зону пониженной чувствительности между антеннами.

Где применяют датчики

Датчики на дифференциальном трансформаторе предназначены для использования в уличных условиях. Данные устройства могут применяться там-же, где и датчики на частотозадающем LС-контуре, с той лишь разницей, что для установки дифференциального датчика необходимо место для второй антенны.

Резонансные емкостные датчики

Высокочувствительные емкостные устройства — сигнал срабатывания в данных конструкциях формируется во входном LС-контуре, находящемся в частично расстроенном состоянии по отношению к сигналу с рабочего ВЧ-генератора, с которым контур соединён через конденсатор малой ёмкости (необходимый элемент сопротивления в цепи).

Принцип действия подобных конструкций имеет две составляющие: первая — это настроенный соответствующим образом LС-контур, и вторая — это элемент сопротивления, через который LС-контур подключается к выходу генератора.

Благодаря тому, что LС-контур находится в состоянии частичного резонанса (на скате характеристики), его сопротивление в цепи ВЧ-сигнала сильно зависит от ёмкости — как своей, так и ёмкости присоединённой к нему антенны-датчика. В результате — при приближении какого-либо объекта к антенне, ВЧ-напряжение на LС-контуре значительно меняет свою амплитуду, что является сигналом к срабатыванию устройства.

LC-контур при этом, не теряет своих избирательных свойств и эффективно подавляет (шунтирует на корпус) приходящие с антенны-датчика посторонние воздействия — наводки и радиопомехи, обеспечивая высокий уровень помехоустойчивости конструкции.

В резонансных емкостных датчиках рабочий сигнал с выхода ВЧ-генератора должен подаваться на LС-контур через некоторое сопротивление, величина которого должна быть сравнима с сопротивлением LС-контура на рабочей частоте, в противном случае, при приближении объектов к антенне-датчику, рабочее напряжение на LС-контуре будет очень слабо реагировать на изменения сопротивления LС-контура в цепи (ВЧ-напряжение контура будет просто повторять выходное напряжение генератора).

Может показаться, что LС-контур, находящийся в состоянии частичного резонанса, будет работать нестабильно и чрезмерно зависеть от температурных изменений. В действительности-же, — при условии использования контурного конденсатора с малым значением т.к.е. (М33 – М75) — контур достаточно стабилен, в том числе — и при работе емкостного устройства в уличных условиях. Например, при изменении температуры от +25 до -12 град. ВЧ-напряжение на LС-контуре изменяется не более чем на 6 %.

Кроме того, в резонансных емкостных конструкциях антенна соединена с LС-контуром через конденсатор малой ёмкости (использовать сильную связь в подобных устройствах нет необходимости), благодаря чему, погодные воздействия на антенну-датчик не нарушают работу LС-контура и его рабочее ВЧ-напряжение остаётся практически неизменным даже во время дождя.

По своей дальности действия резонансные емкостные датчики — значительно (иногда в разы) превосходят устройства на частотозадающих LС-контурах и на дифференциальных трансформаторах, обнаруживая приближение человека на расстоянии, значительно превышающем 1 метр.

Особенности резонансных емкостных датчиков.

1. При изготовлении резонансного датчика, предназначенного для работы в уличных условиях, требуется обязательная проверка входного узла на термостабильность, для чего производится измерение потенциала на выходе детектора при различных температурах (для этого можно использовать морозилку холодильника), детектор при этом, должен быть термостабильным (на полевом транзисторе).
2. В резонансных емкостных датчиках связь между антенной и ВЧ-генератором слабая и поэтому излучение радиопомех в эфир у подобных конструкций очень незначительное, — в несколько раз меньшее по сравнению с другими типами емкостных устройств.

Область применения датчиков. Резонансные емкостные датчики можно эффективно использовать не только в сельских и полевых, но и в городских условиях, воздерживаясь при этом, от размещения датчиков вблизи мощных источников радиосигналов (радиостанции, телецентры и т.п.), иначе и у резонансных емкостных устройств будут наблюдаться ложные срабатывания.

Устанавливать резонансные датчики можно в том числе и в непосредственной близости от других электронных устройств, — благодаря малому уровню излучения радиосигнала и высокой помехоустойчивости, резонансные емкостные конструкции имеют повышенную электромагнитную совместимость с другими устройствами.

Список полезной литературы:

• Нечаев И. «Емкостное реле», журн. «Радио» 1988 /1, стр.33.
• Ершов М. «Емкостной датчик», журн. «Радио» 2004 / 3, стр. 41, 42.
• Москвин А. «Бесконтактные емкостные датчики», журн. «Радио» 2002 / 10,стр. 38, 39.
• Галков А., Хомутов О., Якунин А. «Емкостная адаптивная охранная система» патент РФ № 2297671 (С2), с приоритетом от 23. 06. 2005 г. – Бюллетень «Изобретения. Полезные модели», 2007, № 11.
• Савченко В, Грибова Л. «Бесконтактный емкостный датчик с кварцевым
  резонатором», журн. «Радио» 2010 / 11, стр. 27, 28.
• «Емкостное реле» — журн. «Радио» 1967 / 9, стр. 61 (раздел зарубежных
  конструкций).
• Рубцов В. «Устройство охранной сигнализации», журн. «Радиолюбитель» 1992 / 8, стр. 26.
  Глузман И. «Реле присутствия», журн. «Моделист-конструктор» 1981 / 1,
  стр. 41, 42).

Ёмкостные датчики сегодня получили широкое распространение там, где необходимо контролировать появление слабопроводящих жидкостей, например воды. Это датчики уровня жидкости, датчики дождя в автомобилях, датчики в сенсорных кнопках на бытовой технике (в живых тканях много воды) и т. п.

Прибор сигнализирующий емкостной что это такое

Емкостные охранные извещатели служат для обнаружения прикосновения или приближения к оборудованному ими предмету. Принцип их действия заключается и отслеживании изменения емкости охраняемого металлического изделия.

• поверхностным;
• линейным.

В первом случае это такие модели как «Риф» и «Пик». В качестве линейных используются извещатели «Радиан». Самое интересно, что здесь перечислены, наверное все виды выпускаемых емкостных извещателей.

Используются они редко. Главным образом, это определяется их чувствительностью к внешним помехам, а также жесткими требованиями к установке и размещению.

Дело в том, что емкость любого предмета может меняться в зависимости от внешних условий. Например, влажность вызывает увеличение токов утечки, что ведет к изменению емкости и вероятности ложного срабатывания.

В свете сказанного может вызвать недоумение применение применение емкостных линейных извещателей для уличной установки – «Радиан».

Это устройство предназначено для охраны периметров, протяженностью до 500 метров. Контролируемое (сигнальное) ограждение должно быть металлическим и установлено на электрические изоляторы.

• козырьки;
• верхние части ворот, калиток;
• сигнальный провод (антенна), натянутый вдоль ограждения.

Поскольку уличные условия эксплуатации подразумевают периодическое выпадение осадков, наличие электромагнитных помех, как от стационарных, так и мобильных источников, наведенных в результате грозовых разрядов и пр., в извещателе используется сложный алгоритм обработки сигналов, который, в принципе, со своими задачами справляется.

Датчики «Риф» и «Пик» предназначены, главным образом, для блокировки металлических шкафов и сейфов. Установлены блокируемые предметы должны быть на сухую, не проводящую электричество поверхность. Для обеспечения устойчивой работы сигнализации рекомендуется установка защищаемых конструкций на резиновые коврики.

Сами приборы нужно заземлять, причем, водопроводные и газовые трубы использовать для этих целей нельзя. Это должно быть или специально выполненное заземление либо металлические элементы строительной конструкции, например, арматура. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.

• их суммарная емкость (1500-2000 пикофарад в зависимости от типа прибора);
• конструктивные особенности помещения (кирпичное, железобетонное и пр.);
• наличие в непосредственной близости посторонних металлических предметов и пр.

Из сказанного должно быть ясна низкая популярность емкостных извещателей – сложность в установке, настройке и обслуживании.

Вибрационные датчики для этих целей удобнее, хотя и срабатывают, в отличии от рассматриваемых только при механическом воздействии на конструкцию, то есть не обеспечивают раннего обнаружения. Но во многих случаях этим можно пренебречь.

Есть еще одно интересное применение емкостных датчиков: блокировка окон и дверей. При этом антенна (провод) располагается по периметру дверной коробки, оконного проема, переплету рам.

Все это можно сделать аккуратно и скрыто, что является плюсом для помещений с повышенными требованию к дизайнерскому оформлению. При этом другие типы извещателей можно не использовать. Хорошая идея, кстати, но тоже редко реализуемая.

Следует обратить внимание на особенность емкостного принципа обнаружения, присущего также и радиоволновым извещателям – срабатывания, вызванные перемещениями людей (животных, предметов) со стороны неохраняемого помещения (объекта).

© 2014 — 2023 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов

Емкостные извещатели охранной сигнализации

Емкостные извещатели охранной сигнализации. Виды. Принцип действия. Условное обозначение. Особенности применения.

Емкостные извещатели ранее широко использовались в качестве третьего рубежа охраны для защиты металлических сейфов и шкафов, но с появлением более современных средств обнаружения они отошли на второй план и сейчас используются в основном для защиты периметра.

Принцип действия

Принцип работы емкостных извещателей основан на фиксации изменения емкости охраняемого объекта к которому они подключены. Изменение емкости приводит к изменению частоты генератора, понижение этой частоты ниже определенного порога приводит к формированию сигнала «Тревога». Чувствительность этих извещателей оценивается расстоянием до антенны, обычно составляет 10-30 см.

Учитывая, что такие извещатели чувствительны к электромагнитным помехам, а их в современном мире очень много, приходится применять сложные алгоритмы обработки полученных сигналов, чтобы отфильтровать все возникающие помехи и наводки.

Виды емкостных извещателей

Все емкостные датчики по зоне обнаружения относятся к поверхностным извещателям.

Емкостные извещатели можно разделить на две группы по применению:

• только для помещений (ПИК — емкость чувствительного элемента (ЧЭ) до 2 000 пФ);
• для помещений и охраны периметра (РОМБ-12МП, Радиан, Иструм-08Е — емкость ЧЭ до 40 000 пФ).

Условное обозначение

Условное обозначение емкостных извещателей установлено в рекомендациях Росгвардии

Р 071 — 2017 Технические средства систем безопасности объектов.
Обозначения условные графические элементов технических средств охраны, систем контроля и управления доступом, систем охранного телевидения

Особенности применения

Емкостные извещатели в помещении обычно используют для охраны металлических объектов — сейфов и шкафов. При этом извещатель должен находиться в непосредственной близости от защищаемого предмета, чтобы исключить попытки его отключения от охраняемого объекта без выдачи сигнала тревоги. Например, как на рисунке.

Пример блокировки сейфа емкостным извещателем

Чтобы нарушитель не смог подобраться к сейфу незамеченным пути подхода защищают объемным извещателем.

Благодаря тому, что у ЧЭ нет определенной формы такие извещатели вполне эффективны при защите и неметаллических предметов, например: картин, гобеленов и пр. Можно даже не отключать его в неохраняемое время, главное, чтобы к предмету не приближались и не касались его.

Примеры чувствительных элементов емкостных извещателей

Допускается блокировка такими емкостными датчиками дверей и окон. Чувствительный элемент в виде провода можно проложить по периметру конструкции. Тем самым можно отказаться от использования магнитоконтактных и поверхностных извещателей.

При использовании емкостных датчиков для охраны периметра — чувствительный элемент выглядит как металлическая сетка. Используется для защиты ограждающих конструкций от «перелаза».

Защита периметра с помощью емкостных извещателей

Наряду с очевидными достоинствами:

• легко замаскировать чувствительный элемент извещателя;
• ранее обнаружение нарушителя (реагирует на приближение к охраняемому объекту);
• допускается и точечная блокировка отдельных предметов и поверхностная блокировка малых и больших площадей;

Емкостные извещатели обладают и недостатками:

• установка извещателя в непосредственной близости от защищаемого предмета;
• линии электросетей в помещении не ближе 0,5 метра;
• требуется хорошее заземление;
• необходима диэлектрическая изоляция охраняемого предмета или ЧЭ, в случае охраны периметра;
• как и радиоволновые извещатели чувствительны к перемещениям в соседних помещениях.

Вывод

Емкостные извещатели позволяют сформировать сигнал «Тревога» заранее, до того как злоумышленник прикоснулся к охраняемому предмету или поверхности. Их ЧЭ легко замаскировать, можно не отключать в неохраняемое время и они довольно эффективны в применении в музеях, выставочных залах, достаточно лишь оградить защищаемые экспонаты, чтобы к ним не приближались посетители.

Благодаря продвинутым алгоритмам обработки поступающих сигналов такие извещатели можно использовать для охраны участков периметра, где сложно создать полосу отчуждения для использования оптикоэлектронных или радиоволновых извещателей.

Поэтому перед тем, как приступать к подготовке технического задания или проектированию тщательно проанализируйте все слабые места объекта и выберите наиболее эффективные средства защиты.

Если статья показалась Вам интересной, поделитесь ею в социальных сетях.

Емкостные датчики: принцип работы, виды, применение

Современную промышленность сложно представить без специализированного оборудования. Оно позволяет оптимизировать и ускорить производственные процессы, а определенные операции осуществить без них просто невозможно. Одними из таких приборов являются емкостные датчики. Они представляют собой преобразователи параметрического типа, в которых изменение измеряемой величины преобразуется в изменение емкостного сопротивления. О том, как работают, где применяются и какие особенности имеют такие приборы, вы узнаете из данной статьи.

Устройство и принцип работы емкостных датчиков

Конструкция данных приборов сравнительно проста. Стандартный емкостный датчик — это конденсатор, который имеет плоскую или цилиндрическую форму. Одна из его пластин все время перемещается в пространстве. В ходе такого движения происходит изменение расстояния между пластинами, деформация диэлектрика, смена его положения, проницаемости и проч.

Емкость для плоского конденсатора выражается формулой:

, где — относительная диэлектрическая проницаемость среды, заключенной между обкладками, и — площадь поверхности рассматриваемых обкладок и расстояние между ними соответственно.

Емкостные датчики функционируют следующим образом:

1. Генератор формирует электрополе взаимодействия с объектом.
2. Демодулятор способствует преобразованию изменения амплитуды высокочастотных колебаний генератора, а также изменению постоянного напряжения.
3. Триггер позволяет создать нужный уровень фронта сигнала переключения и значение гистерезиса.
4. Усилитель обеспечивает увеличение выходного сигнала до оптимального уровня.
5. Светодиодный индикатор отражает положение выключателя и позволяет оперативно настроить устройство.
6. Компаунд обеспечивает требуемый уровень защиты от воздействия твердых тел и жидкости.
7. Прочный корпус исключает вероятность повреждения конструкции в результате механических воздействий. Как правило, при его изготовлении используется латунь или полиамид.

Активная поверхность емкостных датчиков образуется металлическими электродами. Последние являются частью цепи обратной связи высокочастотного генератора. Приближаясь к активной поверхности емкостного датчика, объект оказывается под воздействием электрического поля. В этот момент генератор формирует колебания. Их амплитуда увеличивается в зависимости от того, насколько близко находится объект.

Какие бывают емкостные датчики?

1. В зависимости от типа исполнения такие устройства подразделяются на следующие виды:

Одноемкостные. Устройства такого типа имеют достаточно простую конструкцию. По сути, одноемкостный датчик — это конденсатор с переменной емкостью. Существенным недостатком такого прибора является подверженность воздействию внешних факторов, среди которых повышенная влажность, температурные колебания и проч.

Двухъемкостные. Датчики такого типа подразделяются на дифференциальные и полудифференциальные. Первые отличаются устойчивостью к воздействиям негативных внешних факторов, высокой точностью и стабильностью работы. Полудифференциальные преобразователи используются в том случае, если применение дифференциальных моделей затруднительно или невозможно.

2. По принципу действия приборы подразделяются на следующие виды:

Емкостные датчики линейных перемещений. Неэлектрические волны, нуждающиеся в регулярном измерении, отличаются значительным многообразием. Большую их часть составляют линейные перемещения. Для контроля их уровня разработаны специальные емкостные датчики. Задействуя их, можно измерять как большие, так и очень маленькие перемещения.

Емкостные датчики угловых перемещений. По алгоритму работы такие устройства схожи с приборами описанного выше типа. Они позволяют с высокой точностью измерять угловые перемещения в различных диапазонах. Наиболее часто используются многосекционные устройства с переменной площадью обкладок конденсатора. В емкостных датчиках данного типа один из электродов конденсатора фиксируется на валу объекта. Вращаясь, он перемещается. В результате происходит изменение площади перекрытия пластин конденсатора, после чего меняется емкость.

Инклинометры. Данные устройства, именуемые также датчиками крена, представляют собой дифференциальные преобразователи наклона, в составе которых присутствует элемент в виде капсулы. Эта деталь включает подложку с планарными электродами, на которые нанесен специальный изоляционный слой. Внутри корпуса устройства находится проводящая жидкость, являющаяся общим электродом чувствительного элемента. Общий электрод вместе с планарными электродами образует дифференциальный конденсатор. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора. Последняя находится, в зависимости от положения корпуса, в вертикальной плоскости. Особенности проектирования инклинометра предполагают наличие линейной зависимости выходного сигнала от угла наклона в рабочей плоскости. При этом параметры в нерабочей плоскости остаются неизменными. На сам сигнал могут оказывать незначительное влияние температурные колебания. Если требуется определить положение плоскости в пространстве, применяются сразу два таких датчика, причем они должны располагаться под углом 90 градусов. Сегодня в продаже представлены компактные датчики с электрическим выходным сигналом, который пропорционален углу наклона прибора. Среди многочисленных достоинств данного оборудования стоит выделить высокую точность измерений, небольшой вес, отсутствие подвижных конструкционных элементов, удобство фиксации и оптимальную стоимость. Благодаря этим преимуществам инклинометры такого типа активно применяются не только на стационарных, но также и на подвижных объектах.

Емкостные датчики уровня. Оборудование такого типа активно применяется в системах контроля и управления технологическими процессами в различных промышленных отраслях (химической, пищевой, фармацевтической и проч.). Они позволяют измерять уровень различных жидкостей, сыпучих материалов, всевозможных вязких сред. Одним из основных достоинств таких приборов является возможность эксплуатации в сложных условиях, к примеру, при образовании конденсата или высокой запыленности.

Датчики (преобразователи) давления . Такие устройства могут иметь одностаторную и двухстаторную конструкцию. Датчики первого типа имеют в своем составе металлическую ячейку. Она поделена на части плоской диафрагмой, на которой располагается статичный электрод. Вместе с диафрагмой он создает переменную емкость. Как только параметры давления с каждой из сторон диафрагмы уравниваются, датчик считается сбалансированным. При изменении давления в камере диафрагма деформируется, в результате чего изменяется емкость. В двухстаторных датчиках диафрагма двигается, в камеру поступает опорное давление. В итоге осуществляется точное измерение дифференциального давления. Уровень погрешности при этом остается незначительным.

Где применяются емкостные датчики?

Такие устройства широко используются во многих отраслях. Емкостные датчики применяются в системах контроля различных производственных процессов. Они позволяют определить уровень заполнения резервуаров, выполняют функцию выключателей на автоматизированных линиях, станках и конвейерах.

Сегодня активно используются датчики приближения. Такие устройства имеют обширный функционал. Они сигнализируют об уровне заполнения стеклянных и пластиковых емкостей и прозрачных упаковок, регулируют натяжение ленты и проч.

В настоящее время наиболее активно используются датчики угловых и линейных перемещений. Их применяют в машиностроительной, энергетической и других промышленных отраслях.

Как уже отмечалось ранее, одними из самых современных и удобных считаются инклинометры. Среди функциональных возможностей этих датчиков стоит выделить следующие:

• возможность эксплуатации в системах горизонтирования платформ;
• определение степени прогиба и деформирования всевозможных опорных и балочных конструкций;
• контроль уровня наклона автодорог в процессе строительства и обслуживания;
• определение углового перемещения объектов в процессе вращения (валы, колеса и проч.).

Основные преимущества емкостных датчиков

Среди достоинств таких приборов стоит отметить следующие:

• сравнительно небольшие габариты;
• экономичность, обусловленная невысоким уровнем энергопотребления;
• отсутствие в конструкции сложных механизмов и большого количества контактов;
• высокая чувствительность;
• устойчивость к изнашиванию и длительный эксплуатационный срок;
• удобство приспособления формы устройства к разного рода конструкциям.

Недостатки емкостных датчиков

• достаточно невысокий коэффициент преобразования;
• обеспечение хороших показателей работы на довольно большой частоте;
• повышенные требования к экранировке элементов.

Обратившись в компанию «ОвенКомплектАвтоматика», вы можете заказать различные модификации емкостных датчиков. Вся представленная в продаже продукция сертифицирована и в полной мере соответствует установленным стандартам качества, надежности и безопасности. Именно поэтому она находит широкое применение по всей России.

Оборудование, которое мы реализуем, проходит процедуру обязательного тестирования. Только после этого оно поступает в продажу. Благодаря такому подходу наша компания смогла заручиться доверием клиентов.

Наша компания устанавливает оптимальную стоимость на весь ассортимент. Сотрудничая с производителями оборудования напрямую и не обращаясь к посредникам, мы имеем возможность снижать собственные расходы и исключать необоснованные торговые наценки. Кроме того, наши клиенты получают дополнительные бонусы в виде скидок. На них могут рассчитывать оптовые заказчики, а также покупатели, с которыми мы сотрудничаем на постоянной основе.

В нашей компании действует услуга доставки продукции. Мы привезем оборудование абсолютно бесплатно в любую точку столицы при заказе изделий общей стоимостью свыше 35 000 рублей, а также по области, если итоговая сумма чека составит не менее 100 000 рублей.

Кроме того, мы готовы предложить услуги гарантийного и послегарантийного обслуживания продукции.

Заказать оборудование на сайте нашей компании вы можете в режиме онлайн. Если вам требуется профессиональная консультация, обращайтесь к нашим специалистам по указанному на странице телефону. Они ответят на все возникшие у вас вопросы и при необходимости помогут с оформлением заказа.

Прибор сигнализирующий емкостной что это такое

Водопровод и канализация

Насосные станции и очистные сооружения

Канализационные

Водопроводные

Пожарные

Завод Адмирал производит комплектные насосные станции для нужд водоснабжения, пожаротушения и канализации.
Сайт завода Адмирал: admiral-omsk.ru

Устройство емкостных датчиков и сферы применения

Устройства автоматики, которые включают в себя большое количество разнообразных элементов, делают жизнь пользователя проще. Например, установку хорошего блока управления для насосной станции позволит хозяину дома, на протяжении длительного периода времени не контролировать систему водоснабжения. Важным элементом любой промышленности является емкостной датчик – это прибор, который преобразует изменение параметров определённой величины в изменение ёмкости одного или нескольких конденсаторов. Также они используются в автомобильной индустрии, бытовой техники и некоторых других отраслях.

Содержание

Что такое емкостные датчики и где они применяются

Емкостные датчики имеют простую конструкцию, которая основана на использовании таких электронных элементах как мультивибраторы, преобразователи частоты или компараторы. При необходимости измерения точной величины малых параметров, управление емкостными датчиками может осуществляться посредством микроконтроллера.

Чаще всего, данные электронные элементы используются в различных видах промышленности. Идеально подходят в качестве прибора, производящего контроль при наполнении резервуаров большого объёма. При этом, наполняться ёмкость должна не обязательно водой, это могут быть зерновые культуры или любое вещество с твёрдой структурой.

Емкостные датчики незаменимы в автомобильной технике. Они в большом количестве применяются в системах сигнализации и при обустройстве корпуса автомобиля. Современные машины имеют бортовые компьютеры, которые выводят массу информации на экран (уровень топлива и его расход, температура охлаждающей жидкости, уровень давления масла), считывая необходимые данные с датчиков, большее количество которых являются емкостными.

Сейчас очень популярными стали устройства приближения. Это очень надёжная серия датчиков, которая также обладает дополнительными преимуществами и доступной ценовой политикой. Применяются в качестве:

• Сигнализирующих элементов о наполнении резервуаров, для производства которых используется высокопрочный пластик или стекло.
• Элементов, которые производят контроль наполнения небольших емкостей, таких как упаковки малого размера.
• Сигнализирующего прибора, который извещает пользователя про обрыв провода в электрической цепи.
• Регулировочного элемента натяжения ленты на конвеере. Емкостные датчики очень важны в данной отрасли, так как при слабом натяжении, конвейер перестанет функционировать.

Преимущества и недостатки емкостных датчиков

Использование емкостных датчиков обусловлено их высокой степенью надёжности и доступной ценой. В некоторых отраслях использование устройств другого типа считается недопустимым. Емкостные датчики имеют следующий ряд преимуществ:

• Производство данных элементов не требует применения дорогостоящих материалов. При изготовлении, затраты являются минимальными и быстро окупаются. Изделие имеет малый вес и компактные габариты, что существенно упрощает транспортировку.
• Емкостные датчики не имеют контактов, что упрощает их установку, и относятся к классу приборов с повышенной чувствительностью.
• Изделие имеет продолжительный срок эксплуатации, не требует технического обслуживания.
• Емкостные датчики имеют различную форму, что позволяет применять из в большинстве отраслей.

К сожалению, помимо большого количества преимуществ, емкостные обладают рядом недостатков, к которым относятся:

• Невозможность установки высокого коэффициента преобразования рабочих параметров.
• Изготовление имеет небольшую цену, но для его экранировки требуется применение дорогостоящих материалов, что также занимает определённое время.
• Для функционирования емкостного датчика требуется применение повышенных частот. 50 Гц промышленной сети не подходят для работы устройства.

Не обращая внимание на небольшие недостатки, можно сказать, что емкостные датчики прекрасно зарекомендовали себя при работе с частотой 400 Гц. Также данные приборы имеют простую конструкцию, что позволяет сократить время на их экранировку. Следует учитывать тот факт, что данные датчики относятся к разряду емкостных устройств, поэтому имеют краевой эффект, для уменьшения которого, следует применять специальное защитное кольцо, в виде обыкновенной шайбы.

Емкостные датчики являются точными приборами, имеющими ничтожную погрешность. Чтобы продлить срок эксплуатации устройства, следует защитить его от воздействия пыли, влаги и различного рода загрязнений.

Что такое датчики линейных и угловых перемещений

Существует большое количество величин, которые не имеют никакого отношения к электротехнике (давление воды и масла, скорость транспортируемой жидкости). Данные величины делят на 2 основных типа:

• Линейные.
• Угловые.

Для контроля линейных параметров используют емкостные датчики с площадью электродов, которая может изменяться, или с зазором между ними, который также может быть непостоянным. Первый тип датчиков наиболее удобно применять при измерении больших величин, а второй – для очень малых, например, при измерении микрометров.

Емкостные датчики для измерения угловых величин, по своим конструктивным особенностям не слишком отличаются от линейных приборов. При определении угловых параметров, чаще всего, используют преобразователи, имеющие много секций, и регулируемую площадь обкладок конденсатора. Для функционирования датчика достаточно прикрепить к рабочему валу устройства, при вращении которого будет изменяться площадь обкладок конденсатора. Такое действие меняет ёмкость элементов, что отображается на схеме измерения.

Что такое иклинометры

Иклинометр является многофункциональным прибором. Он может применяться не только как датчик наклона (которым и является), но и в качестве замены угловых емкостных устройств. Помимо одного или нескольких конденсаторов, иклинометр снащён чувствительным элементом, который имеет продолговатую форму.

Конструкция чувствительного элемента проста, включает в себя 2 электрода, слой изоляции и корпус, который закрепляется посредством герметичных средств. Также, некоторая часть корпуса заполняется жидкостью, которая имеет высокую проводимость. Жидкость выполняет функцию общего электрода, в сочетании с двумя основными, получается конденсатор. Жидкость находится в одной плоскости, но меняет своё положение при наклоне датчика.

Датчик наклона изменяет выходной сигнал в зависимости от расположения жидкости, которая перетекая в другую плоскость, соответственно меняет ёмкость. Ещё одним положительным моментом иклинометра является то, что точность показаний данного устройства не изменяются под воздействием температуры. Часто, чтобы определить положение плоскости, используют 2 иклинометра, которые располагают под прямым углом относительно друг друга.

Иклинометры очень востребованы. Данные устройства имеют компактные размеры, небольшой вес, обладают высокой точностью и низкой стоимостью. Эта разновидность датчиков поступила на рынок электронных приборов сравнительно недавно, но успела набрать популярность. Многие пользователи выбирают иклинометры из-за простоты монтажа, длительного срока эксплуатации, а также отсутствия сложных элементов в конструкции, которые работают по принципу механики.

Одна из разновидностей устройств – датчики давления

Достаточно популярной разновидностью емкостных датчиков являются датчики давления. Эти устройства функционируют на основе одностаторной схемы.

Датчики давления имеют следующие конструктивные особенности:

• Корпус устройства внутри разделён на два отсека. В качестве разделяющего элемента используется диафрагма, выполненная из металла. На одной из сторон находится электрод, который из-за диэлектрической прокладки не имеет контакта с корпусом.
• Электрод с диафрагмой являются обкладками конденсатора, ёмкость которого несёт переменный характер.
• При поддержании давления в обеих отсеках датчика, сохраняется балансировка устройства и сигнал на выходе не изменяется.
• Превышение или падение давления в одном из отсеков устройства изменяет структуру диафрагмы, соответственно – ёмкость конденсатора. При этом параметры на выходе датчика имеют совершенно другую величину.

Более современные датчики давления имеют двухстаторную конструкцию. При этом, диафрагма зафиксирована между пластинами, которые являются неподвижными. Только в одну из двух основных камер может быть подано давление, это позволяет сравнивать результаты разных величин с большей точностью.

Некоторые проблемные вопросы при конструировании и производстве датчиков

Несмотря на то, что емкостные датчики имеют простую конструкцию, на их производство может быть затрачено много времени. Наиболее сложными в изготовлении являются приборы с переменным принципом действия. При проведении точной калибровки устройств добиваются устранения большого количества негативных моментов.

Основным плюсом производства датчиков является отсутствие эталонов. Именно из-за таких конструктивных особенностей, данные устройства имеют высокую надёжность и точность. Использование емкостных характеристик позволяет использовать приборы в различных отраслях с максимальным КПД.