電容傳感器與測控技術簡談
電容傳感器與測控技術簡談
傳感器作為太陽能熱水器電子控制系統中的感覺器官，承載系統的信息源，采集來自儲水箱里的水溫、水量等信息，在太陽能熱水器的多功化和智能化方面具有舉足輕重的地位。
然而，傳感技術在太陽能熱水器的應用中由于受到惡劣使用環境的影響，一直很難保證長期可靠地運行，一批批專業人士雖然制作了多種形式的傳感器，但是都沒能從根本上解決品質問題，直到現在就連一年以上的使用壽命都還很難保障；傳感技術和智能控制技術的落后，已成為影響行業發展的最大瓶頸。對此我們認為，只有找準問題的癥結所在，科學分析，逐一梳理，做到有的放矢，選擇合 適的傳感技術，才能達到事半功倍的效果，制造出符合設計要求的理想產品。
電容傳感技術投入應用已長達一個世紀，它具有結構簡單、動態響應快、易實現非接觸測量等突出的優點，特別適用于酸類，堿類，氯化物，有機溶劑，液態CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液體位測量。目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、糧食等行業中應用廣泛。
電容式水位傳感器是依據電容原理而制作，以耐高溫耐腐蝕的聚四氟乙烯絕緣導線作為感應體，水作為電容的介質淹沒感應導線越高，產生的電容量就越大，且能隨著水位升降呈線性變化，控制系統通過檢測電容量的大小變化來計取太陽能熱水器儲水箱里的水位，具有結構合理、動態范圍大、分辨率高（水位顯示可分成100檔甚至是1000檔），無密封防水要求、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優點。 但是，電容式傳感器在太陽能熱水器的實際應用中，由于太陽能熱水器儲水箱的內膽直徑通常只有30—36公分，可獲取的電容變化量往往僅有幾十個或100來個皮法的大小，屬于微弱電容的檢測，若想有較高的顯控精度，其測量值的準確性與穩定性顯得優為重要。然而，電容式傳感器恰恰在這方面存在嚴重缺陷：它的工作原理是需要根據被測量程對零水位點和滿水位點的電容量進行預先設定，但在使用過程中隨著溫度、濕度、以及元器件的性能等因素的變化會產生寄生電容，而且是隨機性的,其寄生電容甚至可以超過被測電容的變化量；當發生此種現象后，盡管被測電容的變化量與水位變化的對應關系不會改變，可是由于預定的測量常數與實際電容量已不一致，控制系統所計取的水位與實際水位會有很大的誤差，從而頻頻發生誤控或失控事故，導致電容式傳感器在太陽能熱水器上沒有實際使用價值，這也是電容式傳感器遲遲未能大批量上市的主要原因。
隨著微處理器技術的不斷進步，電容式傳感器技術正在向智能化方向發展，所謂智能化就是將傳感器獲取信息的功能與專用的微處理器的信息分析、處理等功能緊密結合在一起。由于微處理器具有計算與邏輯判斷功能，故可以方便地對傳感器所采集的數據進行存儲記憶、比較分析、并能夠對實際水位的電容量變化進行實時監控、自動校正；從而有效地解決了以往受寄生電容影響、導致電容式傳感器準確性、穩定性、及可靠性差的技術難題，使電容式傳感器所具有的分辨率高、調控能力強、不受水質水垢影響、無使用壽命周期等優點能在太陽能熱水器的應用上得到充分體現，并可因此而賦予控制系統強大的功能，確保太陽能熱水器在水量控制、水溫顯示、上水、輔助電加熱等方面無限接近理想的智能模式，真正開啟太陽能熱水器家電化時代。
勿容置疑的是，就像通訊行業中的數字式手機淘汰先前的模擬手機一樣，電容式傳感器的出現是傳感器技術的一次重大突破和革命，也是今后太陽能熱水器測控技術發展的必然趨勢!
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-19
