工业生产中的位置检测，非接触式电容传感器原理解析？

如今，在各种各样的检测场景当中，人们那可是特别希望位置检测能够是非接触式的要说当被测物体是导体的时候，用电容检测位置真的算得上是一种挺好的非接触式检测方法，这可有着很大的价值，但其中也有些弯弯绕绕值得说道说道。

电容检测基础

电容检测方法里，有个关键的工作电容器Cx，它是由两块金属板电极构成的平行板检测电容。把它安装在金属导体要通过的线路的某个位置上，它就能敏锐地感受接近它的金属导电物体。一旦有金属导体靠近它，它的电容量那是会增大的。而参考电容器CREF，它的结构跟Cx完全相同，但它可感受不到金属导体

本传感器检测就是得把工作电容器Cx与参考电容器CREF的电容量分别转成频率信号，还要靠计数器、比较器对两电容器的电容量差值比较来完成检测。先是NE556内部的两个555多谐振荡器把Cx和CREF的电容值转换成两路计数脉冲输出，之后这两路计数脉冲得通过各自计数器计数，再由比较器比较两个计数值大小

金属接近变化

当工作电容器Cx中有金属物体通过的时候工作电容器的电容量就增大，输出到计数器1的计数脉冲频率就降低，计数器1的计数值比计数器2的小，让比较器输出“1”的信号，推动相关电路动作，这就完成检测。这个过程就好像一个小卫士在时刻警觉地监测着金属物体的靠近

有导体接近Cx时，就会发生一连串神奇的变化。原本两个振荡电路是对称的，一切输出正常平稳，但导体一靠近，Cx的情况就不一样了，Cx会比CREF大好多，输出的方波频率也会出现差异非接触电容传感器，一系列变化后检测输出信号变为“1”，位置检测信号也就有，还可以供给位置控制电路用来进行位置控制

电路相关结构

NE556内部有两个555时基电路，厉害的是它们封装在一个芯片内，这样就能获得很好的一致性。它内部的两个555时基电路接成间接反馈式无稳态自激多谐振荡器形式，而且两个振荡电路对称，很多参数都相等。这就好比两个默契配合的小伙伴，各方面都很相似又协调，共同完成检测任务。

有图显示了电路的工作情况，你可以看到输出信号低电平和高电平转换的事。你要是多看看那图，就更容易理解整个检测过程中信号的变化情况了，就能更明白工作电容器有金属物体通过和没有的时候信号究竟如何改变。就好像看着一幅指挥作战的地图，每个小细节都代表着不同的信号传达状态。

波形变化表现

图里面把有无金属导体接近Cx的两种情况的波形都画出来了，其实通过电路里按下开关K就能达到模拟无金属导体接近Cx的效果。开关K是控制NE556内两个555电路强制复位端，按下的时候，两个电路输出一定是低电平“0”。就好像给电路下达了一个暂时“沉睡”的指令，让一切恢复到最初始的状态。

你看波形图，那每一处的起伏、曲线的形状都藏着大秘密。能直观地感受到有金属靠近和没金属靠近时波形那些差别，低脉冲高脉冲这些变化其实就表明工作电容器这边电容量发生改变引起输出信号有变化。这些信号变化就是电容位置检测技术神奇作用的直接体现。

抗干扰要点

因为传感器用的电容是平行金属板，放在现场可会引入工频干扰信号的所以安装的时候尽可能安装在工频干扰低的地方。想象一下，就好比你要在一个吵闹的环境中做精确的事情，得选个安静地方才行，否则就容易出错。在检测现场环境找合适位置能减少很多干扰问题

另外调整传感器灵敏度也是有小技巧的！可通过设定比较器比较计数器输出数值的时候，去掉低位部分、只进行计数值高位比较，采取这措施就能调整灵敏度。就仿佛在纷繁复杂的信息中挑出最关键的部分进行对比，让检测更加精确。

优越实际特点

因为NE556驱动能力超大，而且它的输出信号又是频率信号非接触电容传感器，所以在信号传送的这部分电路本身抗干扰能力超强。就像给信号的传送加上了一层坚固的保护盾，让检测更加可靠、稳定。这样在实际检测当中就能少出很多差错

这种基于电容的位置检测方法优点老多着，很适合导体并且是非接触式的，能适应很多实际场景里的检测要求。以后没准还在别的更复杂场景也能发挥大用。那你说说，这种感应金属接近检测位置的技术未来还可能用在哪些场景？觉得有意思的朋友不妨点赞分享本文。