Вимірювання та приладобудування
Розрахунок напруги для ємнісних датчиків рівня: покроковий посібник
Table of Contents
Датчики ємнісного рівня використовуються для вимірювання рівня рідин або твердих речовин в контейнері шляхом виявлення змін в ємності. Розрахунок напруги вихідного датчика є важливим для точного читання і системної інтеграції. Цей посібник забезпечує чіткий, покроковий процес визначення вихідної напруги на основі параметрів датчика і конфігурації ланцюга.
Розуміння датчика та схеми
Вихід напруги датчика ємнісного рівня залежить від зміни ємнісності датчика, як рівень змінюється і схема, яка використовується для вимірювання цієї зміни. Зазвичай датчик утворює частину схеми RC (resistor-capacitor) або підключений до коливаньової схеми, яка перетворює варіації ємності в напруги сигнали.
Розрахунок зміни ємності
Капіталізація датчика змінюється з рівнем матеріалу. Базова формула для ємності полягає в:
C = (ε0 * ε r * A) / d
Де:
- ε0 = вакуум-відповідність
- ε r = відносна проникність матеріалу
- A = область пластин датчика
- d = відстань між пластинами
Як змін рівня, ефективний діелектричний матеріал між змінами пластин, змінюючи ε r і таким чином ємністю.
Перетворення ємності для напруги
У типовому контурі RC напруга через конденсатор можна розрахувати за допомогою рівняння зарядки:
V(t) = V supply * (1 - e^(-t / (R * C))
Де:
- V(t)] = напруга в час т
- V supply = напруга живлення
- R = опір в контурі
- C] = ємнісність, що обчислюється раніше
- t] = час, починаючи з зарядки
Заміряючи напругу в певному часі або стаціонарному стані рівень датчика можна відмонтувати від напруги.
Практичний приклад
Насадка напруги живлення 5 В, опір Р 10кОм, а ємність варіюється від 10пФ до 20пФ як зміни рівня. Використання рівняння зарядки, напруга при стаціонарному стані (t → ∞) приблизно дорівнює В постачанню. Для динамічних вимірювань напруга в конкретному часі може бути розрахована на визначення рівня.