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逐渐流行的容式传感,低功耗非接触传感优势明显

Robot Vision 来源:电子发烧友网 作者:李宁远 2023-12-11 01:14 次阅读

电子发烧友网报道(文/李宁远)电容和电感作为绝大部分电路中的基础元件,在电子电路中有着广泛的应用。为人熟知的是它们作为被动元件的应用,其实二者都可以用于传感。

此前电感式传感的应用已经有过详细的介绍,其实电容式传感也有着很多应用而且特征突出,容式传感是以电容作为传感元件,将被测物理量或机械量转换成为电容变化量变化的一种转换装置,在位移、角度、振动、速度、压力等方面的测量应用颇多。

逐渐流行的电容式传感

现在很多传感应用里,容式传感正在变得越来越流行,如接近检测、手势检测、液位感应、材料检测等等。在很多传统应用光学原理的传感里,容式传感越来越受青睐。

究其原因,电容式感应展现出了相较于其他检测方法,它表现出了可以感应多种不同种类材料的多样性,可以进行非接触式感测的灵活性,不会磨损的可靠性。容式传感,在合适的应用中能在很小的尺寸下实现远距离的感应,当然,整个传感PCB成本低也是受青睐的重要原因,而且功率也不会太高。

其原理即利用了电容的经典特性电容耦合,最典型也最为人熟知的传感器构造由上下电极平行板(极板)、绝缘体(电介质)和衬底构成,当薄膜受压力作用时,薄膜会发生一定的变形,带动上下电极之间的距离发生一定的变化,从而使电容发生变化,根据电容的变化得出对被测物体的传感。

有些应用里电容传感构造则采用平行指,在人体感测里也会用到单板构造的设计。具体的选择需要综合传感器到目标的距离、目标的介电常数、所需的灵敏度三项指标来考虑。

有一些触控应用里也会应用到电容,电容传感和电容触控是有一些相同的地方的,甚至有些传感应用也可以用触控用电容来做,但这并不是完全将二者画等号。二者在通道数、分辨率、使用距离、灵敏度上都有着差异,各有优势也各有局限。

在电容技术、数字转换技术的发展下,容式传感成为一种低功耗、低成本且能实现高分辨率非接触感测的重要传感手段,在汽车、工业、医疗等热门领域铺开了不少应用。

典型的容式传感应用体现了哪些优势?

汽车应用里,高级自动驾驶现在规定必须配置离手检测。离手检测现在最前沿最主流的研发方向就是电容感应。图像识别软硬件工程量太大,而在电容式感测中,当驾驶员手扶或离开转向盘时,电容会发生相应变化以此实现感应。

如果传感器足够灵敏,容式传感方案甚至还能准确地识别出不同的抓握姿势,对方向盘状态做精准的判断。这是目前很多厂商都在做的一个方向,并且在不断深入划分每一个电容值对应的姿势的识别。

湿度传感用电容技术来做也是现在很一个流行的方向,传统可能更多的是用电阻来做,高分子湿敏是很精准的方案,不过电容的优势也很明显。

电容式湿度传感线性化程度,比电阻式要高做处理时不需要做很多变换,这也让电容式传感在低湿范围里有更好的灵敏度。而且因为电容构造的原因,相对来说它响应速度会更快一些此外,电容可以实现非接触式的测量,这是现在很看重的特性,虽然电阻式可以做到很高精度但是基本是接触式的,这在应用灵活性上就欠缺了。

小结

这些常见的电容式传感在应用里都有着很独特的优势,是在很多传感应用里都有不错的应用前景。虽然容式传感的劣势让其应用范围有着局限性,但是随着材料、工艺和电子技术的发展,容式传感在尽可能克服短板的同时将其非接触测量的优势进一步发挥了出来。

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