정전용량식 레벨 스위치의 개요

정전용량식 레벨 스위치의 개요

정전용량식 레벨 스위치는 탱크나 호퍼 등의 용기에 장착 구멍을 내고 전극부를 삽입하여 사용합니다.

측정물이 전극에 닿아 측정물의 유무를 검출하여 릴레이 출력합니다.

전극의 장착 방향에 수평, 수직, 대각선 등의 제한은 없습니다.

정전용량이란?

정전용량이란 '전기에너지의 저장용량'이라고 할 수 있습니다.

정전용량은 절연된 도체간(떼어져 배치된 2개의 도전체간)에서 어느 정도의 전하를 축적할 수 있는지를 나타내는 양을 의미합니다.

영어로는 캐패시턴스(capacitance)라고 불립니다.

물에 비유하면 어떤 수위(전압V)에서 어느 정도의 수량(전하 Q)을 축적할 수 있는가 하는 저장량을 나타내는 것입니다.

앞에서 설명한 바와 같이 공간에 배치된 두 도전체 사이에는 반드시 이 정전용량이 만들어집니다.

그 정전용량 값은 두 도전체의 거리와 형상, 도전체 사이의 공간의 성질에 의해 결정됩니다.

공기의 유전율(1.0)이 물의 유전율(80)로 변화하면 정전용량 C가 변화하여 물이 저장된 사실이 판명되는 것입니다.

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#정전용량 기호와 단위에 대하여

정전용량 기호는 C(캐패시턴스의 C입니다), 단위는 패러드(F)를 사용합니다.다만, 실제로는

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피코파라드(pF)=1파라드의 1조분의 1

마이크로파라드(μF)=1파라드의 100만분의 1

라는단위를사용하게됩니다.

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유전율이란?

유전율(비유전율)이란 기체, 액체, 고체를 불문하고 절연성 물질이 갖는 기본적인 전기적 정수입니다.

각 물질은 고유한 유전율을 가지며 유전율 값은 외부에서 전장을 줄 때 각 물질 안에 존재하는 전자가 어떻게 응답하느냐에 따라 결정됩니다.

또한 유전율은 절연성 물질의 정수이지만 도전성이 있는 물질이 대상에서 제외되는 것은 아닙니다.

반도체는 유전율을 가지며 일견 도전성이라고 생각되는 물질 중에서도 유전율을 가질 수 있습니다.

도체와 절연체의 전기적 작용 차이는 자유전자(금속 내를 자유롭게 이동할 수 있는 전자)의 존재 차이에 의한 것입니다.

절연체에는 자유전자가 존재하지 않아 전기를 흘려 보낼 수 없지만 이 절연체를 전계 내에 두면 전자분극 현상이 발생하며 이 분극의 강약이 비유전율의 차이가 됩니다.

이러한 현상이 결과적으로 정전용량의 변화가 되어 나타납니다.

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조금 어려운 이야기가 계속 되었습니다만, 진공에서는 유전율은 1.0(공기의 경우는 약 1.0), 물의 경우는 약 80의 유전율을 가지고 있습니다.

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도전성 물질은 유전율이 크고 절연성 물질은 유전율이 줄어듭니다.

일부 물질은 상태(분체~괴체 등)나 환경에 따라 유전율이 변화할 수 있습니다.

아래에 기재된 바와 같이 다양한 물질(측정물)이 각각 고유한 유전율을 가지고 있습니다.

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대표적인 물질의 유전율

공기의 비유전율: 1.000586

물의 비유전율:80

종이의 비유전율: 2.0~2.5

비유전율이란 유전율 ε와 진공의 유전율 ε0의 비(ε/ε0)를 의미합니다.

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어떠한 절연성 물질도 반드시 진공보다 큰 유전율을 가지고 있기 때문에 정전용량 측정을 통한 유전율 측정에 의해 다양한 물질(측정물)의 유무와 양은 물론 성분, 혼합비, 농도 등을 계측할 수 있는 것입니다.

정전용량과 유전율을 활용하여 다양한 물질의 레벨 검지와 레벨 계측이 가능하게 됩니다.

 

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