電容式傳感器產(chǎn)生誤差的因素有幾個(gè)怎么消除.ppt

第5章電容式傳感器 班別 12機(jī)電1班姓名 龍永康學(xué)號(hào) 30 2 電容式傳感器產(chǎn)生誤差的因素有幾個(gè) 怎么消除 1 溫度對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的影響2 溫度對(duì)介電常數(shù)的影響3 漏電阻的影響4 邊緣效應(yīng)與寄生參量的影響 消除方法 1 環(huán)境溫度的改變將引起電容式傳感器各組成部分的集合尺寸和相互位置的變化 從而導(dǎo)致電容式傳感器產(chǎn)生溫度附加誤差 這個(gè)誤差尤其在檢測(cè)間隙變化的電容式傳感器中更為嚴(yán)重因?yàn)樗某跏奸g隙很小 所以必須保持環(huán)境溫度的平衡 2 電容式傳感器的電容值與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比 因此對(duì)于介電常數(shù)的溫度系數(shù)不為零的傳感器 溫度的變化必然會(huì)引起傳感器電容值的改變 從而造成溫度附加誤差 3 電容式傳感器的容抗都很高 特別是當(dāng)激勵(lì)頻率較低時(shí) 當(dāng)兩極間總的漏電阻與容抗相近時(shí) 就必須考慮分路作用對(duì)整個(gè)系統(tǒng)總靈敏度的影響 它將使傳感器的靈敏度下4 邊緣效應(yīng)使設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜化 產(chǎn)生非線性及降低傳感器的靈敏度 消除和減小的方法是在結(jié)構(gòu)上增設(shè)防護(hù)電極 防護(hù)電極必須與備防護(hù)電極取相同的電位 盡量使它們同為地電位 4 什么是電容式限位液位計(jì) 工作原理 圖片 電容式限位液位計(jì)是依據(jù)電容感應(yīng)原理 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)浸汲測(cè)量電極的高度變化時(shí) 引起其電容變化 它可將各種物位 液位介質(zhì)高度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào) 遠(yuǎn)傳至操作控制室供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示 報(bào)警或自動(dòng)控制 其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫 高壓 強(qiáng)腐蝕 易結(jié)晶 防堵塞 防冷凍及固體粉狀 粒狀物料 工作原理 液位計(jì)是一根金屬棒插入盛液容器內(nèi) 金屬棒作為電容的一個(gè)極 容器壁作為電容的另一極 電容式液位計(jì)原理是采用測(cè)量電容的變化來(lái)測(cè)量液面的高低的 它兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體 由于液體的介電常數(shù) 1和液面上的介電常數(shù) 2不同 比如 1 2 則當(dāng)液位升高時(shí) 兩電極間總的介電常數(shù)值隨之加大因而電容量增大 反之當(dāng)液位下降 值減小 電容量也減小 6 鉆地導(dǎo)彈如何實(shí)現(xiàn)延時(shí)爆炸 鉆地彈的引信可以保證鉆地彈平時(shí)處于保險(xiǎn)狀態(tài) 不發(fā)生爆炸 當(dāng)鉆進(jìn)地下一定深度后 能按特定的指令工作 以便適時(shí)引爆彈頭 產(chǎn)生爆炸 普通炸彈撞擊目標(biāo)后 彈頭內(nèi)的引信觸點(diǎn)接通 在小于一毫秒的時(shí)間內(nèi)使雷管發(fā)火 從而引爆炸藥發(fā)生爆炸 當(dāng)鉆地彈撞擊目標(biāo)后 由于延時(shí)引信起作用 所以 雷管這時(shí)并不發(fā)火 而是經(jīng)過(guò)300毫秒以上的延期作用 才發(fā)火并進(jìn)而引爆炸藥 8 汽車的電容式油量表的工作原理 有什么應(yīng)用 圖片 當(dāng)油箱中注滿油時(shí) 液位上升 指針停留在轉(zhuǎn)角為 m處 當(dāng)油箱中的油位降低時(shí) 電容傳感器的電容量Cx減小 電橋失去平衡 伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn) 示值減小 同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂移動(dòng) 當(dāng)RP阻值達(dá)到一定值時(shí) 電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài) 伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 指針停留在新的位置 x處 該油量表屬于開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng) 電容式油量表的應(yīng)用 油量表檢測(cè)儀是用來(lái)測(cè)試飛機(jī)油量表性能優(yōu)劣的儀器 由于油量表性能的優(yōu)劣直接影響飛機(jī)在空中的飛行時(shí)間 飛行安全 所以設(shè)計(jì)出高精度的油量表檢測(cè)儀對(duì)于提高飛機(jī)作戰(zhàn)性能意義重大 該油量表可用于飛機(jī)油箱 10 如何在自動(dòng)化進(jìn)料的谷倉(cāng)內(nèi)設(shè)置傳感器檢測(cè)進(jìn)料谷物的容量 以達(dá)到自動(dòng)控制進(jìn)料量的目的 料帶前進(jìn)過(guò)程中 采用激光區(qū)域傳感器檢測(cè)料帶左右位置 控制伺服驅(qū)動(dòng)器糾偏 目標(biāo)是料帶左右偏移正負(fù)0 25mm 12 電阻式觸摸屏與電容式觸摸屏比較各有什么優(yōu)缺點(diǎn) 為什么 電容式觸摸屏的介紹 電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層 再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃 雙玻璃設(shè)計(jì)能徹底保護(hù)導(dǎo)體層及感應(yīng)器 電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極 在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng) 在觸摸屏幕時(shí) 由于人體電場(chǎng) 手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)耦合電容 四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn) 而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比 位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱 準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置 電阻式觸摸屏的介紹 觸摸屏包含上下疊合的兩個(gè)透明層 四線和八線觸摸屏由兩層具有相同表面電阻的透明阻性材料組成 五線和七線觸摸屏由一個(gè)阻性層和一個(gè)導(dǎo)電層組成 通常還要用一種彈性材料來(lái)將兩層隔開 當(dāng)觸摸屏表面受到的壓力 如通過(guò)筆尖或手指進(jìn)行按壓 足夠大時(shí) 頂層與底層之間會(huì)產(chǎn)生接觸 所有的電阻式觸摸屏都采用分壓器原理來(lái)產(chǎn)生代表X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的電壓 如圖3 分壓器是通過(guò)將兩個(gè)電阻進(jìn)行串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 上面的電阻 R1 連接正參考電壓 VREF 下面的電阻 R2 接地 兩個(gè)電阻連接點(diǎn)處的電壓測(cè)量值與下面那個(gè)電阻的阻值成正比 電容觸摸屏的優(yōu)點(diǎn) 電容觸摸屏的雙玻璃不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器 更有效地防止外在環(huán)境因素對(duì)觸摸屏造成影響 就算屏幕沾有污穢 塵埃或油漬 電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置 電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導(dǎo)電物質(zhì) 當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí) 觸點(diǎn)的電容就會(huì)發(fā)生變化 使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化 通過(guò)測(cè)量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息 由于電容隨溫度 濕度或接地情況的不同而變化 故其穩(wěn)定性較差 往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象 該種觸摸屏適用于系統(tǒng)開發(fā)的調(diào)試階段 電容觸摸屏的缺陷 電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏 當(dāng)然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比 電容屏反光嚴(yán)重 而且 電容技術(shù)的四層復(fù)合觸摸屏對(duì)各波長(zhǎng)光的透光率不均勻 存在色彩失真的問(wèn)題 由于光線在各層間的反射 還造成圖像字符的模糊電阻式觸摸屏的優(yōu)點(diǎn) 是它的屏和控制系統(tǒng)都比較便宜 反應(yīng)靈敏度也很好 而且不管是四線電阻觸摸屏還是五線電阻觸摸屏 它們都是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境 不怕灰塵和水汽 能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境 它可以用任何物體來(lái)觸摸 穩(wěn)定性能較好 電阻式觸摸屏的缺點(diǎn) 是電阻觸摸屏的外層薄膜容易被劃傷導(dǎo)致觸摸屏不可用 多層結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致很大的光損失 對(duì)于手持設(shè)備通常需要加大背光源來(lái)彌補(bǔ)透光性不好的問(wèn)題 但這樣也會(huì)增加電池的消耗 一 室內(nèi)可視效果兩者通常很好 二 觸摸敏感度1 電阻觸屏 需用壓力使屏幕各層發(fā)生接觸 可以使用手指 哪怕帶上手套 指甲 觸筆等進(jìn)行操作 支持觸筆在亞洲市場(chǎng)很重要 手勢(shì)和文字識(shí)別在哪里都被看重 2 電容觸屏 來(lái)自帶電的手指表層最細(xì)微的接觸也能激活屏幕下方的電容感應(yīng)系統(tǒng) 非生命物體 指甲 手套無(wú)效 手寫識(shí)別較為困難 三 精度1 電阻觸屏 精度至少達(dá)到單個(gè)顯示像素 用觸筆時(shí)能看出來(lái) 便于手寫識(shí)別 有助于在使用小控制元素的界面下進(jìn)行操作 2 電容觸屏 理論精度可以達(dá)到幾個(gè)像素 但實(shí)際上會(huì)受手指接觸面積限制 以至于用戶難以精確點(diǎn)擊小于1cm2的目標(biāo) 四 成本1 電阻觸屏 很低廉 2 電容觸屏 不同廠商的電容屏價(jià)格比電阻屏貴10 到50 這點(diǎn)額外成本對(duì)旗艦級(jí)產(chǎn)品無(wú)所謂 但可能會(huì)讓中等價(jià)位手機(jī)望而卻步 電阻式觸摸屏與電容式觸摸屏兩者的比較 五 多點(diǎn)觸摸可行性1 電阻觸屏 不可能 除非重組電阻屏與機(jī)器的電路連接 2 電容觸屏 取決于實(shí)現(xiàn)方式以及軟件 已在G1的技術(shù)演示以及iPhone上實(shí)現(xiàn) G1的1 7T版本已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器的多點(diǎn)觸摸特性 六 抗損性1 電阻觸屏 電阻屏的根本特性決定了它的頂部是柔軟的 需要能夠按下去 這使得屏幕非常容易產(chǎn)生劃痕 電阻屏需要保護(hù)膜以及相對(duì)更頻繁的校準(zhǔn) 有利的方面是 使用塑料層的電阻觸屏設(shè)備總體上更不易損 更不容易摔壞 2 電容觸屏 外層可以使用玻璃 這樣雖然不至于堅(jiān)不可摧 而且有可能在嚴(yán)重沖擊下碎裂 但玻璃應(yīng)對(duì)日常碰擦和污跡更好 七 清潔1 電阻觸屏 由于可以使用觸筆或指甲進(jìn)行操作 更不容易在屏幕上留下指紋 油漬和細(xì)菌 2 電容觸屏 要用整個(gè)手指進(jìn)行觸摸 但玻璃外層更容易清潔 八 環(huán)境適應(yīng)性1 電阻觸屏 具體數(shù)值不得而知 但有證據(jù)表明使用電阻屏的Nokia5800可以在 15 C至 45 C的溫度下正常工作 對(duì)濕度也沒(méi)什么要求 2 電容觸屏 典型的操作溫度在0 至35 之間 需要至少5 的濕度 工作原理所限 九 陽(yáng)光下可視效果1 電阻觸屏 通常很糟 額外的屏幕層面反射了大量陽(yáng)光 2 電容觸屏 仍舊很好 設(shè)計(jì)題2 如何利用電容式傳感器實(shí)現(xiàn)以下功能 a 檢測(cè)距離b 尺寸控制c 檢測(cè)生產(chǎn)線有無(wú)產(chǎn)品d 控制傳送帶的速度e 控制轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速f 產(chǎn)品計(jì)數(shù) 4 右圖是電容測(cè)厚儀在測(cè)量扎制工藝過(guò)程中金屬帶材厚度變化的應(yīng)用 請(qǐng)解析其工作原理 傳感器工作原理 電容測(cè)厚傳感器是用來(lái)對(duì)金屬帶材在軋制過(guò)程中厚度的檢測(cè) 其工作原理是在被測(cè)帶材的上下兩側(cè)各置放一塊面積相等 與帶材距離相等的極板 這樣極板與帶材就構(gòu)成了兩個(gè)電容器C1 C2 把兩塊極板用導(dǎo)線連接起來(lái)成為一個(gè)極 而帶材就是電容的另一個(gè)極 其總電容為C1 C2 如果帶材的厚度發(fā)生變化 將引起電容量的變化 用交流電橋?qū)㈦娙?