Tối ưu hóa hệ thống
Ở phần trước, chúng ta đã xét tới một số vấn đề cơ bản của
cảm biến điện dung như cơ chế hoạt động và khả năng ứng
dụng trong thực tế. Trong phần này chúng ta sẽ bàn luận
thêm cách thức tối ưu hóa hiệu suất của cảm biến điện dung
và làm rõ sự ảnh hưởng của vật liệu, hình dạng và kích thước
tới độ đáp ứng của cảm biến.
Ảnh hưởng của kích thước vật cần phát hiện
Kích thước của vật thể là điều đáng quan tâm đầu tiên khi lựa
chọn đầu dò phù hợp cho những ứng dụng cụ thể. Khi trường
điện cảm nhận được hội tụ bởi phần gác sẽ tạo ra một điện
trường hình nón có hình chiếu trên diện tích cảm nhận.
Đường kính nhỏ nhất của vật cần phát hiện thường bằng
130% diện tích cảm nhận. Đầu dò càng xa, khoảng phát hiện
càng nhỏ.
Hình 1. Có thể đo những
vật cách điện bằng cách
truyền một điện trường
lên chúng đến một vật
dẫn tĩnh phía dưới.
Hình 2. Không có vật
dẫn phía dưới, trường
viền có thể tạo ra thông
qua một vật cách điện và
khi đó sẽ phát hiện được
vật thể đó.
Thang đo
Thang mà trong đó đầu dò có hiệu quả và là hàm của kích
thước vùng cần phát hiện. Diện tích càng lớn, thang đo càng
lớn. Vì các động cơ điện tử thường được thiết kế cho một số
tụ gần với đầu dò, đầu dò nhỏ hơn cần phải ở một khoảng
cách đủ gần so với vật cần phát hiện để có thể thu được
lượng điện dung mong muốn. Nói chung, khoảng cách lớn
nhất mà ở đó đầu dò có thể sử dụng được là khoảng 40% của
đường kính của diện tích nhạy cảm. Các phép chuẩn hay gặp
thường giữ khoảng cách này ở một giá trị nhỏ hơn giá trị tính
toán trên một chút. Mặc dù các mạch điện tử có thể tự cân
chỉnh trong quá trình chuẩn thiết bị nhưng dẫu sao vẫn nên
có thang chuẩn giới hạn.
Phát hiện trên nhiều kênh
Thông thường, mộtđối tượng được đo một cách đồng thời
bằng nhiều đầu dò. Vì hệ thống đo sự thay đổi về điện trường
nên điện thế kích thích cho mỗi đầu dò cần được đồng bộ hóa
nếu không chúng sẽ gây ra hiện tượng nhiễu loạn lẫn nhau.
Khi không được đồng bộ hóa, một đầu dò sẽ làm tăng trường
điện trong khi một đầu dò khác sẽ làm giảm giá trị này và dĩ
nhiên kết quả lối ra sẽ không còn chính xác nữa. Các mạch
điện tử điều khiển có thể được lên cấu hình thành bộ phận
chủ hoặc tới đầu dò làm chủ sẽ thiết lập sự đồng bộ hóa cho
các đầu dò tới trong các hệ thống đo đa kênh.
Ảnh hưởng của vật liệu của vật cần đo
Điện trường cảm biến thường dò tìm một bề mặt dẫn. Nghĩa
là khi vật cần phát hiện là một vật dẫn, cảm biến điện dung sẽ
không bị ảnh hưởng bởi các vật liệu đặc biệt cần phát hiện,
chúng sẽ đo lường mọi vật dẫn như: đồng thau, thép không
gỉ, nhôm hoặc nước muối ở cùng thời điểm. Vì điện trường
cảm biến sẽ dừng ở bề mặt của vật dẫn. Chiều dầy của vật
cần phát hiện cũng không làm ảnh hưởng đến các phép đo
lường.
Đo lường vật cách điện
Cảm biến điện dung thường được sử dụng để đo sự thay đổi
vị trí của một vật dẫn. Cảm biến loại này cũng có thể đo được
mật độ, độ dày và vị trí của một vật cách điện. Các vật liệu
cách điện như nhựa có hằng số điện môi khác với không khí.
Hằng số điện môi xác định mức độ ảnh hưởng của vật liệu
cách điện tới điện dung giữa hai vật dẫn. Khi đặt một vật