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        測量新方法促進電容傳感器在汽車中的應用

        作者: 時間:2013-03-19 來源:網(wǎng)絡 收藏


        電容器的電容可以根據(jù)它的結(jié)構(gòu)來計算:C =εoεrA/d

        其中,εo是真空介電常數(shù),εr是材料的介電常數(shù),A是所用的導板面積,d則是兩個電極之間的距離。除少數(shù)例外(如壓力傳感器),所有都是利用導板表面或電介質(zhì)的變化來測量電容的改變。大多數(shù)傳感器可以被劃分成兩類:一類是導板面積(幾何)變化的(如液位傳感器或位移傳感器);另一類是依賴εr變化的(如 接近傳感器或濕度傳感器)。

        濕度傳感器是電介質(zhì)傳感器的經(jīng)典例子,使用濕度敏感聚合物層作為電介質(zhì)。隨著濕度的增加,堆積越來越多的水分子,因此εr增大。傳感器檢測液體(如油或燃料)的純度,實質(zhì)由兩塊固定的導板構(gòu)成,液體自身形成電介質(zhì)。必需的液體特性根據(jù)經(jīng)驗來確定(例如:油或燃料中增加的水份)。溫度起到?jīng)Q定性的作用,也必須可靠地確定。測量電介質(zhì)變化的簡單的接近傳感器,通常需要最復雜的測量電子學。

        佳工機電網(wǎng)
        圖3

        在許多情況下,接近傳感器在印制電路板包括兩個導體。中間媒介電介質(zhì)的值非常小(接近1)。如果一個物體,例如手,移動到電容器的電子區(qū)域,它就改變電容。人體的組成超過90%水,因而電介質(zhì)的值非常大(約50)。

        遙控開關非常容易制造,因而使得諸如無鑰匙點火或?qū)﹄妱哟暗捏槲槐Wo之類的應用成為可能。無鑰匙汽車一個重要的必要條件是盡可能使輸入電流最低——標準情況是低于100A。多年以來制造商已經(jīng)將Σ-Δ轉(zhuǎn)換器進行優(yōu)化,因此已有一些適合的體系結(jié)構(gòu)。

        雨水傳感器可以用一個類似的方法來實現(xiàn)。它們易于制造,性價比較高,而且尺寸也可以是一項優(yōu)勢。然而,基于水滴光學折射的傳統(tǒng)雨水傳感器在擋風玻璃只有一個非常小活動區(qū)域,這就降低了系統(tǒng)靈敏度,導致重復出現(xiàn)干擦和沒有擦到的問題。

        幾何變化傳感器

        依靠幾何變化的傳感器的例子有壓力傳感器、液位傳感器和位移傳感器-這些傳感器都是簡單地移動固定導板之間的電介質(zhì)。壓力傳感器使用具有固定尺寸的兩塊導板作為膜;由于導板有彈性,作用在傳感器上的壓力就會改變它們之間的距離。

        佳工機電網(wǎng)
        圖4

        由于需要考慮改變的幾何形狀。設想兩個電極中的一個附著在芯片上,另一個附著在由金屬或陶瓷構(gòu)成的支架上,因此支架自己作為傳感器。以陶瓷為例,能夠承受非常高的壓力和侵入的媒介。與經(jīng)典的惠斯通電橋相比較,電容壓力傳感器的主要優(yōu)點是對輸入電流的要求更低,使得他們特別適合于諸如輪胎壓力控制之類的應用。

        在一個液位傳感器中,一對固定的導板浸沒在要測量的液體中。制造商能夠以非常低的成本制造出印制導體。第二對導板附著在底部,可以檢測出由于溫度或其他影響導致的電介質(zhì)變化,如下圖所示。


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