Ústav technických zařízení budov MĚŘENÍ A REGULACE Ing. Václav Rada, CSc. ZS – 2003/2004 3

Měření a regulace - 2 OBSAH Principy snímačů : - odporové - termoelektrické - kapacitní- piezoelektrické - indukční - fotoelektrické - indukčnostní- emisivní - optické- - ultrazvukové - polovodičové - laserové

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ Založeny na vzniku KAPACITY mezi dvěmi kovovými částmi Kondenzátor s rovnoběžnými deskami má kapacitu: C = ε r * ε o * S / a kde: ε r … poměrná permitivita ε o … permitivita vakua S … plocha elektrody (obě shodných rozměrů)a a … vzdálenost elektrod Citlivost snímače závisí na schopnosti měnit kapacitu v závislosti na změnách měřené veličiny, která ovlivňuje některou z vlastností kondenzátoru (nebo jejich kombinaci)

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ Desky mohou být prakticky libovolného tvaru (kruhové – válcové – vodiče – pásky) a nemusí mít obě desky shodný tvar, ale musí vždy vytvořit určité vzájemné překrytí Mohou mít omezenou vzájemnou plochu (jen společná část pak tvoří desky kondenzátoru) závislou na změnách měřené veličiny Mohou mít proměnnou vzdálenost mezi plochami (desky musí zachovat rovnoběžnost) závislou na změnách měřené veličiny Mohou mít i proměnnou permitivitu (vlastnost hmoty = pevná, porézní, kapalina, plyn) závislou na změnách měřené veličiny

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ U rovnoběžných desek shodného tvaru je úměrná čtverci vzdálenosti a U jednoduchých tvarů a změn působících na změnu kapacity je výpočet aktuální hodnoty jednoduchý. U složitých pak naopak – a má i nepříznivý vliv na linearitu (spíše nelinearitu) převodního vztahu mezi měřenou veličinou a hodnotou kapacity. U složitých tvarů je nebezpečí vlivu dalších přídavných veličin, působících negativně Nepříznivě se mohou projevoat i nevhodné přívody a spoje s navazujícími obvody

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ Zapojení kapacitního čidla do vstupu měřicího přístroje nebo navazujících obvodů přímo ve snímači: - jako součást resonančního či oscilujícího obvodu - jako elektrostatický prvek - jako součást vstupního zesilovače v přímém vstupu nebo v jeho zpětné vazbě (zde má integrační charakter celku) - jako součást střídavých můstků a diferenčních zapojení

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ VÝHODY: - velká přesnost – celkem snadno konstrukčně dosažitelná - malé rozměra a malá váha - vysoká resonanční frekvence = schopny velmi rychle reagovat na dynamiku změn měřené veličiny - obvykle nepůsobí zpětně na měřenou veličinu a ni na prostředí v němž se měří - poměrně malá citlivost na změny parametrů a hodnot pracovního prostředí (okolí) - snadná realizace pro pohyblivé části a prvky

Měření a regulace - 2 KAPACITNÍ NEVÝHODY: - velká závislost na frekvenci střídavého napětí v obvodu zapojení (musí být většinou dost vysoká) - u dielektrických snímačů nesmí docházet k ohřevu dielektrika