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Die Dielektrizit\u00e4tskonstante \u0510, d. h. die Menge an elektrischer Energie, die von einem nichtleitenden Material, das einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, zur\u00fcckgehalten wird, besteht aus zwei Teilen \u0510r und \u05100, wobei \u0510r die relative statische Dielektrizit\u00e4tskonstante (auch Dielektrizit\u00e4tskonstante genannt) des Materials zwischen den beiden Platten und \u05100 die statische Dielektrizit\u00e4tskonstante im Vakuum ist. (\u05100 = 8,854E-22 F\/m).<\/p>\n\n
The capacitive principle is used in devices such as telephones, tablets, and cell phones that employ touch screen technology, meaning they detect the presence or absence of a finger due to the change in the dielectric constant \u0510r that goes into changing capacitance.<\/p>\n\n
A second application is the capacitive displacement sensor, i.e., a capacitive linear scale or rotary capacitive encoder; these sensors work on the change in capacitance between capacitor faces. As shown in Figure 1, capacitance varies in proportion to the distance between the faces (d) and the area of overlap (A). The displacement can be measured axially by varying d or in the planar direction by varying the overlap area A. The capacitor faces can be constructed using printed circuit boards, which provides a significant cost-effective advantage. To store any significant amount of charge, the size d must be small relative to the area of the plates. Usually, d is 1 mm. Linear or rotary capacitive sensors are constructed so that displacement causes a change in A or d. In other words, one face is on the moving element of the sensor, while the other is on the fixed element. As the 2 elements move apart, the capacitance surface C of the capacitor changes.<\/p>\n\n
Leider wird die Dielektrizit\u00e4tskonstante auch von anderen Faktoren als der Verschiebung beeinflusst. Wenn das dielektrische Material von Luft umgeben ist, \u00e4ndert sich seine Dielektrizit\u00e4tskonstante sowohl mit der Temperatur als auch mit dem Vorhandensein von Feuchtigkeit; tats\u00e4chlich hat Wasser eine andere Dielektrizit\u00e4tskonstante als Luft; wenn sich die Dielektrizit\u00e4tskonstante \u00e4ndert, \u00e4ndert sich auch die Kapazit\u00e4t entsprechend. Sofern das dielektrische Material nicht versiegelt ist, sind kapazitive Sensoren nicht f\u00fcr den Einsatz in Umgebungen mit hohen Temperaturschwankungen oder der Wahrscheinlichkeit von Kondensation und\/oder Feuchtigkeitsschwankungen geeignet. \nDa der Abstand zwischen den Sensorfl\u00e4chen im Verh\u00e4ltnis zur Gr\u00f6\u00dfe der Sensorfl\u00e4chen sehr gering sein muss, ist f\u00fcr den Einbau eine hohe mechanische Pr\u00e4zision erforderlich. Dieser Faktor f\u00fchrt zu einem erheblichen Anstieg der Installationskosten; au\u00dferdem m\u00fcssen die W\u00e4rmeausdehnung und der Einfluss der Struktur au\u00dferhalb des Sensors ber\u00fccksichtigt werden, die den Abstand zwischen den Fl\u00e4chen des Kondensators beeintr\u00e4chtigen und die Messung verf\u00e4lschen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n
Dar\u00fcber hinaus beruht der kapazitive Effekt auf der Erhaltung der elektrischen Ladung im Kondensator. Wenn das System um den Sensor herum elektrostatische Ladungen erzeugt, k\u00f6nnen diese die Messung beeintr\u00e4chtigen. Im Extremfall funktioniert der Sensor \u00fcberhaupt nicht, oder, was noch schlimmer ist, die elektrostatische St\u00f6rung f\u00fchrt zu einer glaubw\u00fcrdigen, aber fehlerhaften Messung. Die Erdung des mechanischen Systems, an dem der Sensor installiert ist, kann eine L\u00f6sung sein und ist f\u00fcr kapazitive Winkelsensoren unerl\u00e4sslich, bei denen die rotierende Welle statische Aufladungen durch W\u00e4lzlager, Zahnr\u00e4der oder Riemenscheiben erzeugt.<\/p>\n\n
Induktive Sensoren – Funktionsprinzip<\/h2>\n\n
1831 entdeckte Michael Faraday, dass ein Wechselstrom, der durch einen Leiter flie\u00dft, in einem zweiten Leiter, der neben dem ersten liegt, einen Strom in entgegengesetzter Richtung induzieren kann. Dieses Induktionsprinzip wird h\u00e4ufig f\u00fcr die Positions- und Geschwindigkeitsmessung in Resolvern, Synchros und LVDTs verwendet. Die grundlegende Theorie l\u00e4sst sich erkl\u00e4ren, wenn man zwei Wicklungen betrachtet, von denen eine als Sender (Tx) bezeichnet wird, an die ein Wechselstrom angelegt wird, und die zweite als Empf\u00e4nger (Rx) fungiert, in den ein Strom induziert wird:<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/servotecnica.com\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/legge-di-faraday-induzione.jpg\")
Die Spannung in der Empfangswicklung ist eine Funktion der Fl\u00e4che der Spulen und der Geometrie des Abstands zwischen ihnen. Wie bei kapazitiven Sensoren k\u00f6nnen jedoch auch bei induktiven Sensoren mehrere Faktoren das Verhalten der Spulen beeinflussen. Einer davon ist die Temperatur, die jedoch durch den Einsatz mehrerer Empfangsspulen und die Berechnung der Position aus der Differenz zwischen den empfangenen Signalen (wie bei einem Differenzialtransformator) einfach eliminiert werden kann. Wenn sich also die Temperatur \u00e4ndert, wird der Effekt aufgehoben, da die Differenz zwischen den empfangenen Signalen f\u00fcr eine bestimmte Position unver\u00e4ndert bleibt.<\/p>\n\n
Im Gegensatz zu Systemen mit kapazitiver Technologie sind Systeme mit induktiver Technologie weniger anf\u00e4llig f\u00fcr \u00e4u\u00dfere Einfl\u00fcsse wie Wasser und Partikel. Da die Spulen weit voneinander entfernt sein k\u00f6nnen, ist die mechanische Pr\u00e4zision bei der Installation weniger wichtig, und die beiden Elemente, das feste und das bewegliche, haben relativ hohe Montagetoleranzen. Dies tr\u00e4gt zur Senkung der Installationskosten bei und erm\u00f6glicht die Verkapselung der Komponenten, so dass die Sensoren externen Belastungen wie Vibrationen standhalten und gegen gasf\u00f6rmige Stoffe oder Staub immun sind.<\/p>\n\n
Induktive Sensoren bieten eine optimale L\u00f6sung f\u00fcr Geh\u00e4useanwendungen in speziellen Umgebungen, wie sie f\u00fcr Anwendungen in der Verteidigung, der Luft- und Raumfahrt und der \u00d6lindustrie typisch sind.<\/p>\n\n
Einer der gr\u00f6\u00dften Nachteile induktiver Sensoren besteht darin, dass sie Ferritspulen verwenden, die mit besonderer Genauigkeit gebaut werden m\u00fcssen, um eine genaue Positionsmessung zu erhalten. Um ein stabiles elektrisches Signal zu erhalten, m\u00fcssen viele Spulen verwendet werden, was sie sperrig, schwer und teuer macht.<\/p>\n\n
Induktive Sensoren gelten als besonders empfindlich gegen\u00fcber elektromagnetischen St\u00f6rungen, doch der erfolgreiche Einsatz von Resolvern als geeignetes Element f\u00fcr die Steuerung von Schaltvorg\u00e4ngen und die Regelung der Motordrehzahl widerlegt diese Theorie vollst\u00e4ndig. Sowohl Resolver als auch LVDTs sind seit vielen Jahren die L\u00f6sung f\u00fcr Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder im zivilen Bereich.<\/p>\n\n
Ein anderer Ansatz f\u00fcr induktive Sensoren<\/h2>\n\n
Ein anderer Ansatz f\u00fcr induktive Sensoren ist die Verwendung der Laminardrucktechnologie zur Herstellung der Spulen anstelle von Ferritspulen, und dies ist die von Zettlex verwendete L\u00f6sung. Dies bedeutet, dass die Wicklungen aus Kupfer hergestellt werden k\u00f6nnen, das auf verschiedene Arten von Polyester- oder Papierfolien ge\u00e4tzt oder gedruckt oder auf Keramik laminiert wird. Auf diese Weise lassen sich mit sehr pr\u00e4zisen Wicklungen viel h\u00f6here Messleistungen bei niedrigen Kosten und geringem Gewicht der Wicklungen erzielen, wobei die Robustheit erhalten bleibt.<\/p>\n\n
Zettlex IncOders sind ber\u00fchrungslose Vorrichtungen zwischen den beiden Hauptelementen, die jeweils die Form eines Rings haben. Die gro\u00dfe Bohrung erleichtert die Montage auf Durchgangswellen, Schleifringen, Lichtwellenleitern, Rohren und Kabeln. IncOrder erfordert keine mechanische Montage mit hohen Toleranzen, der Rotor und der Stator k\u00f6nnen einfach mit den mechanischen Teilen der Maschine verschraubt werden. Externe Elemente haben keinen Einfluss auf die Messung, und sie sind ideal f\u00fcr raue Umgebungen, in denen kapazitive Ger\u00e4te unzuverl\u00e4ssig sein k\u00f6nnten.<\/p>\n\n
Zusammenfassend<\/h2>\n\n
Die Vorteile der drei verschiedenen Sensoren sind in der nachstehenden Tabelle aufgef\u00fchrt. Es ist ersichtlich, dass von den drei Systemen das von Zettlex eingesetzte System mit einem nicht-traditionellen induktiven Ansatz die meisten Vorteile aufweist.<\/p>\n\n Auf den ersten Blick m\u00f6gen sich kapazitive und induktive Drehgeber sehr \u00e4hnlich sein, und die Aspekte, die sie voneinander unterscheiden, k\u00f6nnen verwirrend erscheinen. Beide verwenden eine […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":12099,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1206],"tags":[],"class_list":["post-7004","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-white-papers-de"],"acf":[],"yoast_head":"\n<\/td> Kapazitiv<\/td> Induktiv (traditionelle Spulen)<\/td> Induktiv (gedruckte Spulen)<\/td><\/tr> Hohe Aufl\u00f6sung<\/td> X<\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Hohe Reproduzierbarkeit<\/td> X<\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Hohe Genauigkeit<\/td> X<\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Unempfindlichkeit gegen\u00fcber Schmutz, Wasser oder Kondensation<\/td> <\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Widerstandsf\u00e4higkeit gegen\u00fcber elektrostatischen Effekten<\/td> <\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Robuster EMC-BetriebNiedrige thermische Drift<\/td> X<\/td> X<\/td> X<\/td><\/tr> Geringe thermische Drift<\/td> <\/td> <\/td> X<\/td><\/tr> Einfach zu installieren<\/td> <\/td> ?<\/td> X<\/td><\/tr> Kompakt<\/td> X<\/td> <\/td> X<\/td><\/tr> Leichtgewicht<\/td> X<\/td> <\/td> X<\/td><\/tr> Wirtschaftlich<\/td> ?<\/td> <\/td> X<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"