差動脈寬調(diào)制電路及電容傳感器應(yīng)用

差動脈寬調(diào)制電路及電容傳感器應(yīng)用第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月差動脈寬調(diào)制電路

工作原理：傳感器的電容器充放電時，電容量的變化使電路輸出的脈沖寬度隨之變化，經(jīng)低通濾波器得到與被測量變化相應(yīng)的直流信號。圖中C1、C2為差動式傳感器的兩個電容（起始值相等），A1、A2是兩個比較器，參考電壓為Ur。

第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月接通電源，A為高電平，B為低電平。由A端經(jīng)R1對C1充電至Uf=Ur，比較器A1輸出脈沖使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)；A變低，B變高。C1經(jīng)VD1放點至零，B端經(jīng)R2對C2充電至Ug=Ur，A2輸出脈沖再次翻轉(zhuǎn)，A變高，B變低，周而復(fù)始。A與B點電位高低的變化受C1，C2調(diào)制。

第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

當C1=C2時

A與B兩點輸出的矩形脈沖寬度相等，輸出電壓Uab平均值為零，右圖為各點電壓波形。

第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

當C1>C2時

A點輸出的脈沖寬度大于B點，輸出電壓Uab的平均值不為零，右圖為各點電壓波形。第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月Uab經(jīng)低通濾波器得到直流電壓U0，表示為其中，UA，UB為A，B點的直流分量（平均值），T1與T2為C1與C2的充電時間設(shè)R1=R2=R，則有輸出電壓與電容變化量代數(shù)和成正比。此電路要求直流電壓穩(wěn)定性要高，輸出電壓信號一般為0.1~1MHz，在配一個低通濾波器就可以得到直流信號。第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容傳感器的應(yīng)用電容式傳感器不但應(yīng)用于位移、振動、角度、加速度、荷重等機械量的測量，也廣泛應(yīng)用于壓力、差壓力、液壓、料份、成分含量等熱工參數(shù)測量。 1.電容壓力式傳感器 2.電容式加速度傳感器 3.電容式荷重傳感器 4.振動、位移測量儀 5.電容測厚傳感器 6.電容式液位傳感器第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容壓力式傳感器第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原理：利用彈性膜片在壓力下變形所產(chǎn)生的位移來改變傳感器的電容。當兩個腔的壓差增加時，膜片彎向低壓的一邊，微小的位移改變了玻璃片之間的電容，所以分辨率很高。采用LC振蕩線路或雙T電橋，可以測量壓力為0~0.75Pa的小壓力。第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容式加速度傳感器它有兩個固定極板（與殼體絕緣）,中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩個端面經(jīng)過磨平拋光后作為可動極板（與殼體電連接）。當傳感器殼體隨被測對象在垂直方向上作直線加速運動時，兩電容的間隙發(fā)生變化，一個增加，一個減小，從而使C1、C2產(chǎn)生大小相等，符號相反的增量，此增量正比于被測加速度。第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用裝有傳感器的假人氣囊第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容式荷重傳感器F絕緣材料動極板定極板極板支架彈性體第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月振動、位移測量儀1.平面測端（電極）2.絕緣襯塞3.殼體4.彈簧卡圈5.電極座6.盤形彈簧7.螺母電容式振動位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容測厚傳感器被測帶材軋輥工作極板金屬帶材在軋制過程中不斷向前送進，如果帶材帶厚發(fā)生變化，將引起它上、下兩個極板間距變化?？傠娙萘緾作為交流電橋的一個臂，電容的變化△C引起電橋不平衡輸出，經(jīng)過放大，檢波，濾波，最后在儀表上顯示出帶材的厚度。第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容式液位傳感器測定電極安裝在罐的頂部，這樣在罐壁和測定電極之間就形成了一個電容器。當罐內(nèi)放入被測物料時,由于被測物料介電常數(shù)的影響，傳感器的電容量將發(fā)生變化，電容量變化的大小與被測物料在罐內(nèi)高度有關(guān)，且成比例變化。檢測出這種電容量的變化就可測定物料在罐內(nèi)的高度。第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容式傳聲器（Microphone）電容傳聲器核心是平板電容器，振動膜片是一片表面經(jīng)過金屬化處理的輕質(zhì)彈性薄膜，當膜片隨著聲波的壓力的大小產(chǎn)生振動時，膜片與后極板之間的相對距離發(fā)生變化，膜片與極板所構(gòu)成電容器的量就發(fā)生變化。極板上的電荷隨之變化，電路中的電流也相應(yīng)變化，負載電阻上也就有相應(yīng)的電壓輸出，從而完成了聲音信號與電信號的轉(zhuǎn)換。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月圓柱型電容傳感器圓柱型，當動極板有一線位移時，兩極板間覆蓋面積就發(fā)生變化，從而導致電容量的變化第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月雙聯(lián)電容器——變面積的電容傳感器當順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)諧旋鈕時，變面積式可變電容器的動片就隨之轉(zhuǎn)動，改變了與定片之間的覆蓋面積A，電容量C也就越來越小，諧振頻率也隨之改變。第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

Veridicom的指紋傳感芯片表面由300×300個電容傳感器組成。

當個人把他的手指放在傳感器上時，手指充當電容器的另外一極。由于手指上指紋紋路及深淺的存在，導致硅表面電容陣列的各個電容電壓的不同，通過測量并記錄各點的電壓值就可以獲得具有灰度級的指紋圖象。指紋傳感芯片：電容感應(yīng)原理第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電容式接近開關(guān)在物位測量控制中的使用演示第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月