מהו חיישן קיבולי?
תוכן
כמו סוגים אחרים של חיישנים (למשל, חיישני אינדוקציה), חיישנים קיבוליים פועלים ללא מגע פיזי עם האובייקט הנחקר. במילים אחרות, חיישנים מסוג זה הם מכשירים ללא מגע. בעזרתם ניתן לאתר חומרים מוליכים חשמליים וגם חומרים שאינם מוליכים. בשל מאפיין זה ניתן להשתמש בחיישנים קיבוליים במקומות בהם, למשל, חיישני אינדוקציה אינם רלוונטיים.
מהו חיישן קיבולי, מבנהו ומצב ההפעלה שלו
סוג חיישן זה אינו מורכב במיוחד כמכשיר ובדרך כלל מורכב מ:
מארזים
הגוף מאפשר לאסוף את כל האלמנטים לשלמות אחת. בנוסף, הוא מספק הגנה מהימנה על האלמנטים מפני גורמים חיצוניים שיכולים להשפיע על יעילותם. גוף חיישן קיבולי עשוי לרוב מפליז או פוליאמיד.
מַחבֵּר
זהו שרף מיוחד המגן על אלמנטים החיישן מפני לחות או חומרים מזיקים אחרים.
טריגר
הטריגר מייצר את עוצמת האות המיתוג הנדרשת ואת כמות ההיסטרזה (זה ההבדל במרחק לפני ההפעלה).
נוריות LED
נוריות LED מספקות התקנה מהירה ומציינות את מיקום המתג.
מַגבֵּר
מגביר את אות הפלט לערך הרצוי.
מַמצֵה אִפנוּן
המפנה משנה את התנודות בתדירות הגבוהה עד שהמתח משתנה.
מחולל
זה יוצר שדה חשמלי שפועל על האובייקט.
אלקטרודות
משטח העבודה של חיישן קיבולי הוא בדרך כלל שתי אלקטרודות המשמשות כצלחות קבלים המחוברות ללולאת המשוב של הגנרטור. זה, בתורו, מוגדר לשנות את כוחו ככל שהוא מתקרב לאובייקט הנשלט.
כתוצאה מרעידות אלה, כאשר החיישן מתקרב לאובייקט, המחולל מייצר משרעת הולכת וגוברת, אשר מעובדת ומייצרת אות פלט.
חיישנים קיבוליים מונעים על ידי אובייקטים ומוליכים חשמליים מוליכים. ככל שאובייקט מוליך מתקרב, מרחק החישה הופך להיות גדול בהרבה מאשר כאשר אובייקטים הבדיקה הם דיאלקטריים (מרחק התגובה תלוי בקבוע הדיאלקטרי).
להשתמש
השימוש בחיישנים מסוג זה הוא רחב ומגוון במיוחד. הם נמצאים בשימוש נרחב במערכות בקרת תהליכים תעשייתיים כמעט בכל הענפים.
הם משמשים בחיישני חניה לרכב ובקרת מילוי מיכלים עם חומרים נוזליים, בתפזורת וגזים, למתגים בקווים אוטומטיים, למרכזי מכונות, מכונות, מסועים, מערכות אזעקה ואחרים.
סוגי חיישנים קיבוליים ויישומיהם
חיישני קירבה
נכון לעכשיו, אחד החיישנים הקיבוליים הנפוצים ביותר הם חיישני קירבה, שמלבד היותם אמינים במיוחד, יש מגוון רחב מאוד של יתרונות.
משתמשים בחיישנים מסוג זה כמעט בכל התחומים מכיוון שהם במחירים סבירים מאוד. הם משמשים לניטור רמת המילוי של מכולות שונות, מתח בקרה, כדי לאותת במקרה של בעיות בקווי ייצור ואחרים.
מקודדים קיבוליים לתנועות זוויתיות וליניאריות
חיישנים מסוג זה משמשים בתעשיות כמו הנדסת מכונות, אנרגיה, תחבורה, בנייה ואחרים.
מדדי שיפוע
בשיפועי קיבול משתמשים במשטחי נפט במערכות הרמה, כדי לקבוע את העיוות של התומכים, לפקח ולשלוט על שיפוע הכבישים והרכבות במהלך בנייתם, כדי לקבוע את איכות המכוניות, הספינות, המעליות, ציוד ההרמה, מכונות חקלאיות לקביעת תזוזת הזווית של עצמים מסתובבים, כגון כפירים, הילוכים ומנגנונים, נייחים ותנועים.
חיישני רמה קיבוליים
חיישנים מסוג זה משמשים במערכות ניטור, ויסות ובקרה על תהליכים בתעשיית המזון, התרופות, הכימיקלים והנפט.
הם יעילים ביותר לטיפול בנוזלים, מוצקים בתפזורת, חומרים צמיגים מוליכים ולא מוליכים, ובסביבות עבודה קשות בחדרים או במקומות בהם מצטבר אבק או עיבוי.
חיישנים קיבוליים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות הדורשות מדידה מדויקת של לחץ כולל, עובי חומרים דיאלקטריים, לחות, דפורמציות לינאריות וזוויתיות, ואחרות.
סיווג חיישנים קיבוליים לפי שיטת היישום שלהם
ניתן לחלק את כל סוגי החיישנים הקיבוליים לשתי קבוצות: חיישנים עם טנק אחד ושני. האחרונים מחולקים עוד לדיפרנציאל ולחצי דיפרנציאלי.
חיישני קיבול יחיד בעלי עיצוב פשוט והם קבלים משתנים. לסוג חיישנים זה מספר חסרונות, הכוללים השפעות סביבתיות משמעותיות כמו לחות וטמפרטורה.
החיסרון של חיישנים בעיצוב דיפרנציאלי הוא שהם נבדלים מחיישנים בעלי קיבול יחיד, ובחיי דיפרנציאל יש לפחות שלושה חוטי חיבור בין החיישן למכשיר המדידה כדי לנטרל את ההשפעות השליליות של לחות וטמפרטורה.
עם זאת, בשל החיסרון הקטן הזה, חיישני דיפרנציאל מגדילים משמעותית את הדיוק והיציבות שלהם ובכך מרחיבים את תחום היישום שלהם.
יתרונות של חיישנים קיבוליים
בהשוואה לחיישנים אופטיים, אינדוקטיביים ופיזואלקטריים תחרותיים, לחיישנים קיבוליים יתרונות רבים, כולל:
- קלות ייצור - חומרים זולים משמשים לייצור חיישנים קיבוליים, אשר משפיע על המחיר הסופי של המוצר;
- גודל ומשקל קטנים;
- צריכת חשמל נמוכה;
- מידת רגישות גבוהה;
- ללא מגע (הם לא חייבים להיות ליד מושא המחקר;
- חיי שירות ארוכים;
התאמה קלה של עיצוב החיישן למשימות ומדידות שונות.
מגבלות
כמה מהחסרונות הגדולים ביותר של חיישנים קיבוליים הם:
- יחס המרה נמוך יחסית (העברה);
- הצורך לעבוד בתדר מעל 50 הרץ;
- הביצועים עשויים להיות מושפעים מאבק ולחות, והחיישן עלול לזהות מדידה שגויה;
- רגישות לטמפרטורה.
חיישנים קיבוליים פשוטים לעיצוב, וכתוצאה מכך עיצוב עמיד ואמין. הפרמטרים של הקבל תלויים רק במאפייניו ואינם תלויים בתכונות החומרים המשמשים, אם הם נבחרו כהלכה.
את בעיית הרגישות שלהם לטמפרטורה ניתן לפתור על ידי בחירת החומר המתאים לפלטות והבידוד המתאים להידוק שלהן. נותר רק לשפר את ההגנה מפני השפעות מזיקות של אבק, לחות וקרינת יונים, ולסוג זה של חיישנים יהיה מגוון רחב יותר של יישומים.
ולסיום, אנו יכולים לסכם ...
חיישנים קיבוליים משתמשים בכוח המכני המועט מאוד שהם צריכים כדי להזיז את החלק הנע, להתאים את תפוקת המערכת ולפעול בדיוק גבוה. כל זה הופך את החיישנים הללו לחיוניים למדידה מדויקת של אלמנטים מוליכים ולא מוליכים.
שאלות ותשובות:
מהם החיישנים הקיבוליים? יחיד קיבולי, כפול קיבולי. בתורו, הם מחולקים ל: ליניארי, זוויתי, מדי שיפוע, חיישני רמה, מתמרי לחץ.
למה מיועדים חיישנים קיבוליים וכיצד הם פועלים? בחיישנים כאלה, הפרמטר הנמדד משתנה, ובגלל זה ההתנגדות משתנה. חיישנים כאלה משמשים להמרת ערכי לחות, לחץ, כוח מכני וכו'.
כיצד פועל חיישן מפלס קיבולי? בחיישן כזה, עקב שינוי ברמה הנמדדת, משתנה גם הקיבול של הקבל (הוא נוצר על ידי הגשש ודפנות המאגר - ככל שיש יותר נוזל במאגר, כך הקיבולת גבוהה יותר).
