Senzorii de nivel capacitiv sunt utilizați pentru a măsura nivelul lichidelor sau al solidelor dintr-un recipient prin detectarea modificărilor în capacitate. Calcularea ieșirii de tensiune a acestor senzori este esențială pentru citirea exactă și integrarea sistemului. Acest ghid oferă un proces clar, pas cu pas pentru a determina ieșirea de tensiune bazată pe parametrii senzorilor și configurația circuitelor.

Înțelegerea senzorului și a circuitului

Ieșirea tensiunii unui senzor de nivel capacitiv depinde de schimbarea capacitării senzorului, deoarece nivelul variază și circuitul utilizat pentru măsurarea acestei modificări. De obicei, senzorul face parte dintr-un circuit RC (rezistor-capacitor) sau este conectat la un circuit oscilator care transformă variații de capacitate în semnale de tensiune.

Calculez modificarea capacităţii

Capacitatea senzorului variază cu nivelul materialului. Formula de bază pentru capacitate este:

C = (ε0 * ε r * A) / d

unde:

  • ε0 = permisivitate vidată
  • ε r = permisivitate relativă a materialului
  • A = suprafața plăcilor senzorilor
  • d = distanța dintre plăci

Pe măsură ce nivelul se schimbă, materialul dielectric eficient dintre plăci se schimbă, alterând ε r și astfel capacitatea.

Conversia capacitatii la tensiune

Într-un circuit tipic RC, tensiunea de-a lungul condensatorului poate fi calculată utilizând ecuația de încărcare:

V(t) = V provizionare * (1 - e^(-t / (R * C) ]

unde:

  • V [t] = tensiune la momentul t
  • V provision = tensiune de alimentare
  • R = rezistență în circuit
  • C = capacitate calculată mai devreme
  • t = timpul de la începerea încărcării

Prin măsurarea tensiunii la un anumit moment sau la o anumită stare de echilibru, nivelul senzorului poate fi dedus din puterea de ieșire a tensiunii.

Exemplu practic

Să presupunem că tensiunea de alimentare este de 5V, rezistența R este de 10k