CN201508416U - 抗干扰型电容式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗干扰型电容式传感器。电路包括依次相连的RC振荡电路、限幅电路、鉴频电路、差动放大电路和开关量输出电路，RC振荡电路中串接有由感应电容片构成的感应电容，感应电容片、RC振荡电路及前置级装在一个屏蔽壳体内构成集成模块。与开关量输出电路相连的输出电缆从外壳的后盖穿出。本实用新型通过将感应电容与RC振荡电路装在一个屏蔽壳体内构成集成模块实现内屏蔽，通过将所有电路装在金属外壳内构成外屏蔽，提高对外界电磁场的抗干扰能力。它具有抗干扰强、感应灵敏、精度高、调节使用方便等特点，能在强电磁干扰的环境中稳定、可靠地工作。

Description

抗干扰型电容式传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电容式传感器，尤其涉及一种抗干扰型电容式传感器。

背景技术

电容式传感器的RC振荡电路中串接有感应电容，电源接通时，RC振荡电路不振荡，当物体接近电容式传感器的检测部位时，感应电容的电容值增加，RC振荡电路开始振荡。当电容值达到一定值后，通过后级电路的处理，将电容量变化转换成电压信号以开关量的形式输出，从而起到检测有无物体靠近或存在的目的。电容式传感器是高阻抗传感元件，易受外界干扰的影响。当外界干扰(如电磁场)在传感器上和电线之间感应出电压并与信号一起输送至测量电路时就会产生误差，甚至使传感器无法正常工作。现有的电容式传感器抗干扰性较差，尤其对电磁兼容的电快速瞬变脉冲群干扰、射频场感应的传导干扰及浪涌(冲击)干扰上表现出的抗干扰能力更差。

发明内容

本实用新型主要解决原有电容式传感器抗干扰性较差的技术问题；提供一种提高抗干扰性能，尤其对电磁兼容的电快速瞬变脉冲群干扰、射频场感应的传导干扰及浪涌(冲击)干扰上表现出较好的抗干扰能力的抗干扰型电容式传感器。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括外壳和设于外壳内的电路，所述的电路包括依次相连的RC振荡电路、限幅电路、鉴频电路、差动放大电路和开关量输出电路，所述的RC振荡电路中串接有由感应电容片构成的感应电容，所述的RC振荡电路装在一个屏蔽壳体内构成集成模块。本实用新型的感应电容片即为测量头，是构成电容器的一个极板，而另一个极板是靠近电容式传感器的物体。当物体移向测量头时，物体和测量头构成的电容的介电常数发生变化，引起物体和测量头构成的电容值发生变化，引起RC振荡电路振荡，振荡信号输给限幅电路，再经鉴频电路送给差动放大电路，经放大后送给开关量输出电路，最后由电缆输出信号。将感应电容、RC振荡电路构成的测量电路及前置级装在一个屏蔽壳体内，采取内屏蔽措施，有效抑制电磁干扰，从而提高电容式传感器的电磁兼容性，将测量电路和后级的转换电路、传输电缆等用同一个外壳屏蔽起来，正确选取接地地点，减小寄生电容的影响和防止外界干扰，使本实用新型特性稳定，感应灵敏，精度高，工作可靠。

作为优选，所述的外壳呈圆柱形，其前端设有前盖，后端设有后盖，所述的后盖设有外凸凸台，外凸凸台上设有调节检测距离的电位器，与所述的开关量输出电路相连的输出电缆从所述的后盖穿出。呈圆柱形的外壳可以是螺纹型或非螺纹型。电位器设在后盖便于调节检测距离。

作为优选，所述的开关量输出电路上串联有发光二极管，所述的发光二极管露出于所述的外壳。当开关量输出电路有信号输出时，点亮发光二极管，使人们能直观地观察到电容式传感器有信号输出。

作为优选，所述的开关量输出电路上串联有发光二极管，所述的发光二极管露出于所述的外壳的后盖。同时开关量输出电路还具有短路保护功能。发光二极管设在后盖上，更便于人们观察。

作为优选，所述的外壳采用金属材质。金属外壳将整个电容式传感器的电路屏蔽在其内，构成外屏蔽结构。外屏蔽层接地点选在差动式电容传感器的两电容之间。这样进一步降低了外界电磁场的干扰，而内外屏蔽层之间的寄生电容等效作用在测量电路前置级，不影响检测功能。

本实用新型的有益效果是：通过将感应电容与RC振荡电路装在一个屏蔽壳体内构成集成模块实现内屏蔽，通过将所有电路装在金属外壳内构成外屏蔽，提高对外界电磁场的抗干扰能力。本实用新型具有抗干扰强、感应灵敏、精度高、调节使用方便等特点，能在强电磁干扰的环境中稳定、可靠地工作。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构框示图。

图2是本实用新型的一种侧视结构示意图。

图中1.外壳，1-1.前盖，1-2.后盖，2.RC振荡电路，3.限幅电路，4.鉴频电路，5.差动放大电路，6.开关量输出电路，7.感应电容片，8.屏蔽壳体，9.外凸凸台，10.输出电缆。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的抗干扰型电容式传感器，如图1、图2所示，包括金属材质制成的外壳1和安装于外壳1内的电路。电路包括依次相连的RC振荡电路2、限幅电路3、鉴频电路4、差动放大电路5和开关量输出电路6。RC振荡电路2中串接有由感应电容片7构成的感应电容，感应电容片、RC振荡电路及前置级装在一个屏蔽壳体8内构成集成模块。外壳1呈圆柱形，其前端装有前盖1-1，后端装有后盖1-2，后盖1-2有一个外凸凸台9，外凸凸台9上装有调节检测距离的电位器。开关量输出电路6上串联有发光二极管，发光二极管露出于外壳1的后盖1-2，与开关量输出电路6相连的输出电缆10也从后盖1-2穿出。

根据平板电容公式：当忽略边缘效应时，其电容 $C=\frac{\mathrm{\ΣS}}{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\Σr\ΣoS}}{\mathrm{\δ}},$

式中：

S：极板相对覆盖面积；∑：电容极板间介质的介电常数；

δ：极板间距离；∑r：相对介电常数；

∑o：真空介电常数，∑o＝8.85*10^-12f/m；

式中δ、S和∑r中的某一项或几项有变化时，就改变了电容C，电容值通过距离、面积或相对介电常数的变化而变化。如电容极板的面积发生变化，通过差动电容的测量方法，就可以分辨不同物体的形状；如果极板间距发生变化，通过该方法可以测量距离。电容式传感器就是这样来检测距离的。

本实用新型的测量头是构成感应电容的感应电容片，是一个极板，而另一个极板是被测物体的本身，当物体移向测量头时，物体和测量头构成的电容的介电常数发生变化，引起物体和测量头构成的感应电容的电容值发生变化，引起RC振荡电路振荡，振荡信号输入限幅电路经鉴频电路送入差动放大电路，再由开关量输出电路通过输出电缆输出信号，同时发光二极管被点亮，指示工作状态。RC振荡电路的频率范围为1～3MHz。调整方式：将金属物体靠近和远离该感应区域，通过调节电位器来调节电容式传感器的感应距离和设置其工作状态。

Claims (5)

1.一种抗干扰型电容式传感器，包括外壳(1)和设于外壳(1)内的电路，其特征在于所述的电路包括依次相连的RC振荡电路(2)、限幅电路(3)、鉴频电路(4)、差动放大电路(5)和开关量输出电路(6)，所述的RC振荡电路(2)中串接有由感应电容片(7)构成的感应电容，所述的RC振荡电路(2)装在一个屏蔽壳体(8)内构成集成模块。

2.根据权利要求1所述的抗干扰型电容式传感器，其特征在于所述的外壳(1)呈圆柱形，其前端设有前盖(1-1)，后端设有后盖(1-2)，所述的后盖(1-2)设有外凸凸台(9)，外凸凸台(9)上设有调节检测距离的电位器，与所述的开关量输出电路(6)相连的输出电缆(10)从所述的后盖(1-2)穿出。

3.根据权利要求1所述的抗干扰型电容式传感器，其特征在于所述的开关量输出电路(6)上串联有发光二极管，所述的发光二极管露出于所述的外壳(1)。

4.根据权利要求2所述的抗干扰型电容式传感器，其特征在于所述的开关量输出电路(6)上串联有发光二极管，所述的发光二极管露出于所述的外壳(1)的后盖(1-2)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的抗干扰型电容式传感器，其特征在于所述的外壳(1)采用金属材质。

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