簡單的電容式傳感器用于檢測非金屬物體的商業(yè)應用已有多年歷史，不過這種傳感器的檢測距離較短，通常在 1 厘米以下。一般來說，電容傳感器是近距離傳感器的一種，用于通過傳感器形成的電場效應探測附近的物體。這類傳感器與雷達有一些相似之處，都能感應導電材料，同時通過塑料或木材等絕緣材料進行觀測。
與雷達相比，電容式傳感器有很大的不同。電容式傳感器體積更小、結構更簡單、成本更低且耗電量更少。因此，本文將簡要介紹電容式傳感器及其工作原理和應用。
用于在沒有任何物理接觸的情況下檢測液體或固體等目標的電子設備被稱為電容式傳感器。為了檢測這些目標，電容式傳感器會從傳感器的檢測端產(chǎn)生一個電場。任何能夠干擾該電場的目標都可以通過該傳感器檢測到。
電容式傳感器可檢測的固體材料有紙、塑料、玻璃、布和木材。電容式傳感器可檢測的液體有油、油漆、水等。
電容式傳感器的工作原理與普通電容器類似。在這種傳感器中，感應面內(nèi)的金屬板與振蕩電路電連接，被檢測到的目標可作為電容器的下一塊板。與產(chǎn)生電磁場的電感式傳感器不同，電容式傳感器產(chǎn)生的是靜電場。
電容式傳感器的方框圖如下所示。內(nèi)部電容圖如上所示。該傳感器包括一個高頻振蕩器，其感應面由兩個金屬電極構成。一旦物體靠近傳感表面，它就會進入電極的靜電場，并改變振蕩器的電容。
因此，振蕩電路將開始振蕩，并在達到一定振幅時改變傳感器的輸出條件。一旦目標遠離電容式傳感器，振蕩器的振幅就會減小，從而將電容式傳感器切換回原來的位置。
這種傳感器的典型檢測范圍約為 1 英寸或 25 毫米，而有些傳感器的檢測范圍可擴展至 2 英寸。
這些傳感器可以簡單地檢測到物體的超強介電常數(shù)。由于液體的介電常數(shù)比容器的介電常數(shù)高得多，因此可以檢測非金屬容器內(nèi)的材料。因此，這使得傳感器能夠觀察整個容器并檢測液體。為了更好地工作，它們必須在溫度和濕度相當恒定的情況下使用。
電容式傳感器是一種用于電容式感應的設備。它主要基于電容耦合原理。這種傳感器可以簡單地檢測和測量不同的事物，如運動、化學成分、位移、電場，還可以間接檢測許多其他可以改變介電常數(shù)或運動的變量，如加速度、壓力、流體成分和液位。
電容傳感器包括兩塊金屬板，它們之間的距離為 “d”，面積為 “A”。因此，兩個端子之間的電容 “C ”可通過以下表達式求得。
其中
? C "是法拉第內(nèi)的電容
? εr "是絕緣體的相對介電常數(shù)
? εo "是自由空間的介電常數(shù)
? A'是兩塊板的重疊面積
? h'是兩板之間的間隙寬度。
電容式傳感器提供非接觸式目標檢測。這些傳感器不僅能檢測目標是否存在，還能檢測壓力、流量、間距、液位等。不同行業(yè)的不同材料都可以簡單地實現(xiàn)這一功能。電容式傳感器有以下不同類型。
這種類型的電容式傳感器呈圓片或圓柱形，可以放置在最緊湊的地方。這些傳感器主要用于監(jiān)測和控制機器流程，也可用作工作計數(shù)探測器。為了在狹小的空間內(nèi)提供最佳的安裝效果，小型傳感器頭需要一個外部放大器。因此，在這個外部放大器上，電位計可用于調(diào)節(jié)靈敏度。
與?6.5 - M12 和 M12 - M30 的微型傳感器相比，這種圓柱形電容式傳感器更大。這種傳感器主要包括可調(diào)感應距離、多種外殼直徑以及齊平和不齊平安裝選項。這些傳感器主要提供液位檢測或直接的非接觸式接近檢測，或者在整個容器壁上進行檢測。
高溫電容式傳感器用于傳感器頭暴露在極端溫度下的場合。即使直接接觸高溫材料和溫度，這些傳感器也能正常工作，即使在最惡劣的環(huán)境下也能檢測液體溫度水平和散裝貨物。
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)點。例如，與其他用途相比，這些傳感器在選擇材料、監(jiān)測厚度和濃度差異方面非常出色。
主控電容式傳感器電路圖如下所示。該電路可由電容式傳感器、R1=220K、R2=47K、R3=1K、D1=TIC106M 600V 5A 可控硅、LP1 為任何小型霓虹燈泡、LP2 為 230V 燈、BZ1 為 230V 蜂鳴器（可選）、SPST SW1（可選）、PL1 為公電源插頭和電纜等電子元件構成。
該電路作為高靈敏度電容式傳感器工作。一旦人體的某一部分靠近傳感器，蜂鳴器和燈就可以在電源電壓的一半下工作。該電路可用作 門報警電路或電容傳感器電路的替代電路。
一旦將此電路用作門報警器，一旦有人從外部觸碰到門把手，蜂鳴器或燈就會被觸發(fā)。該報警器不是自鎖式的，因此一旦手從門上移開，蜂鳴器/燈就會失效。
大范圍靈敏度控制 “R2 ”允許在不同類型的門、把手和鎖上使用電路。事實證明，即使鎖的一小部分與墻壁接觸，該裝置也能保持穩(wěn)定，但在全金屬門上則不起作用。
該電路可用作簡單的觸摸控制器，因為一旦 “R1 ”的左側端子被觸摸，它就會工作。在這種情況下，可以不使用感應板?；蛘?，使用一塊 30 x 20 厘米的薄鋁片或銅片作為傳感器，在 20 厘米的距離內(nèi)就能探測到人體的一部分。
本電路主要是為交流 230V 工作電壓而設計的。如果需要使用 110 至 120 伏交流電，則 “R1 ”的值必須改為 100K。如果該電路不能正常工作，請嘗試將電源插頭翻入插座，因為電源中性線應連接到 D1 的陰極端子上。一旦該電路被用作門把手報警器，那么用 5K 至 10K 范圍內(nèi)的微調(diào)電位器 R2 就能實現(xiàn)更好的系統(tǒng)。
請注意，負載將以可用主電源電壓的一半來驅(qū)動。這不會造成任何問題，因為燈會產(chǎn)生足夠的信號光，市電操作的蜂鳴器也會正常工作，只是產(chǎn)生的噪音會小一些。電路連接至 230 伏交流主電源，插上電源后請遠離電路并將其放在塑料盒中。
| 電容式傳感器 | 電感式傳感器 |
| 電容式傳感器通過電場檢測物體。 | 電感式傳感器通過磁場檢測物體。 |
| 要通過電容式傳感器檢測物體，物體不需要導電。 | 要通過電感式傳感器檢測物體，物體必須是導電的。 |
| 這些傳感器可用于檢測金屬和非導電材料。 | 這種傳感器用于檢測金屬物體。 |
| 電容式傳感器的工作原理是測量一種稱為電容的電氣特性的變化。 | 這些傳感器根據(jù)電感變化原理工作。 |
| 電容式傳感器有微型、圓柱形、高溫和模擬四種類型。 | 電感式傳感器有三種類型：高頻振蕩型、磁性型和靜電容量型。 |
| 開關頻率較低。 | 開關頻率較高。 |
| 由于可能出現(xiàn)誤觸發(fā)，因此精度不高。 | 精度非常高。 |
| 電容式傳感器的探測范圍為 2 至 50 毫米。 | 電感式傳感器的探測范圍為 0.8 至 100 毫米。 |
電容式傳感器的特點如下：
? 這些傳感器可以感應到機械限位開關無法感應到的小型或輕型物體。
? 這些傳感器提供最大開關速率，可在基于物體計數(shù)的應用中快速響應。
? 它們可以感應塑料、玻璃等非金屬障礙物中的液體目標。
? 它們的工作壽命長，幾乎可以無限制地工作。
? 固態(tài) O/p 可產(chǎn)生無反彈的接觸信號。
? 距離或范圍： 與其他傳感器相比，這些傳感器的感應距離通常在 5 至 40 毫米之間。
? 這些傳感器在線性度、精確度、穩(wěn)定性、帶寬和分辨率方面均優(yōu)于應變計和 LVDT 等傳統(tǒng)傳感器。
電容式傳感器的優(yōu)點如下：
? 這些傳感器可檢測非金屬目標。
? 可使用特定類型的容器進行檢測
? 結構簡單
? 電容式傳感器可適應不同類型的材料。
? 這些傳感器可檢測固體和液體目標
? 成本較低
? 靈敏度高，只需很小的能量即可操作。
? 適用于測量壓力、濕度、力等。
? 具有良好的頻率響應和分辨率（<0.003 毫米）
電容式傳感器的缺點如下：
? 對濕度、溫度等環(huán)境條件的變化反應靈敏，因此會影響性能。
? 與電阻測量相比，電容測量不容易。
? 與電感式傳感器相比，電容式傳感器不夠精確。
電容式傳感器的應用包括以下方面：
? 電容式傳感器可檢測和測量除空氣以外的導電或介電物體。
? 這些傳感器最常用于確定導電目標位置的變化。不過，這類傳感器在測量密度、存在、厚度和非導體位置方面也非常有效。塑料等非導電材料的介電常數(shù)與空氣不同。
? 電容式傳感器用于檢測或測量位置、接近度、加速度、位移、液位和濕度。
? 作為輸入設備，電容式傳感觸摸屏可用于手機、平板電腦、數(shù)字音頻播放器等。
? 這些傳感器取代了機械按鈕。
因此，這就是電容式傳感器的全部概述。這些傳感器通常用于測量導電目標位置的變化。不過，這些傳感器在測量密度、存在、厚度和非導體位置時也非常有效。
? Advanced Navigation Orientus MEMS AHRS 傳感器
? 3DM-CV7-AHRS 戰(zhàn)術級 OEM IMU/AHRS
? 3DM-GX5-GNSS/AHRS 高性能 GNSS 導航傳感器
? G-Link-200-8G 無線三軸加速度傳感器
? TORQUE-LINK-200 無線扭矩/應變傳感器節(jié)點
