Energia, non possiamo distruggerla ma possiamo cambiare l'energia da una forma all'altra. In alcune situazioni, abbiamo bisogno di ricevere aiuto da una forma di energia per trasformarla in un'altra forma. Quindi il processo di conversione dell'energia può essere eseguito utilizzando ' Trasduttori '. Esistono vari tipi di trasduttori come i trasduttori di pressione, piezoelettrico trasduttori, trasduttori a ultrasuoni, trasduttori di temperatura, trasduttori capacitivi, ecc. In questo articolo, scopriremo cos'è un trasduttore capacitivo, il suo principio di funzionamento, lo schema elettrico, i tipi e le sue applicazioni, vantaggi e svantaggi.
Cos'è un trasduttore capacitivo?
I trasduttori sono classificati in due tipi come trasduttori attivi e trasduttori passivi. I trasduttori attivi sono un tipo di trasduttori che non richiedono alcun tipo di alimentazione per il loro funzionamento. Considerando che il trasduttore passivo richiede alimentazione esterna per il loro funzionamento nel processo di conversione dell'energia. Questi trasduttori sono passati sotto trasduttori passivi.
La definizione del trasduttore capacitivo è misurare lo spostamento (quanta distanza copre), la pressione e altre diverse grandezze fisiche, questi trasduttori sono preferiti. In questi trasduttori, la capacità tra le piastre viene variata a causa della distanza tra le piastre, della sovrapposizione delle piastre, a causa del cambiamento del mezzo dielettrico, ecc.
Principio di funzionamento del trasduttore capacitivo
Il diagramma sopra indica il trasduttore capacitivo. Il principio di funzionamento di un trasduttore capacitivo è la capacità variabile. Secondo la sua struttura, questi hanno due piastre metalliche parallele che mantengono la distanza tra loro. Tra di loro, può essere riempito il mezzo dielettrico (come l'aria). Quindi, la distanza tra queste due piastre metalliche e le posizioni delle piastre possono modificare la capacità. Quindi, la capacità variabile è il principio di questi trasduttori. La differenza fondamentale tra i normali condensatori e i trasduttori capacitivi è, il condensatore le piastre sono costanti nel normale condensatori in cui questi trasduttori, le piastre del condensatore sono la condizione mobile.
trasduttore capacitivo
La capacità del condensatore variabile può essere misurata con questa formula.
Trasduttore-capacitivo-formula
In questa formula:
C indica la capacità della capacità variabile
εo indica la permettività dello spazio libero
εr indica la permittività relativa
Una indica l'area delle piastre
D indica la distanza tra le piastre
Quindi, secondo la formula, il valore della capacità variabile dipende da quattro parametri importanti. Sono la distanza tra le piastre del condensatore variabile, l'area occupante delle piastre, la permettività dello spazio libero, la permettività relativa e il materiale dielettrico. Questi parametri possono variare il valore di capacità del condensatore variabile.
- La variazione della costante dielettrica può variare la capacità di questo trasduttore.
- L'area delle piastre di questi trasduttori può variare il suo valore di capacità.
- La distanza tra le piastre può variare il valore di capacità dei trasduttori. Questo metodo viene utilizzato principalmente. In questo metodo, il mezzo dielettrico e l'area delle piastre vengono mantenuti costanti. Quando le piastre si muovono, la distanza viene variata e questo si traduce nel cambiamento della capacità del trasduttore capacitivo.
Questi tre metodi di cui sopra vengono utilizzati per modificare il valore di capacità di questo trasduttore.
Schema del circuito capacitivo
Lo schema circuitale sopra indica lo schema circuitale equivalente di un trasduttore capacitivo. La differenza tra il condensatore variabile e il condensatore normale è che la capacità del condensatore variabile è variata mentre in un condensatore normale il valore della capacità è fisso e non può essere modificato.
trasduttore-capacitivo-schema-circuitale
Tipi di trasduttori capacitivi
Secondo la struttura del trasduttore capacitivo, sono quattro tipi che vengono discussi di seguito. Sono
- Capacità piastra parallela con piastre rettangolari.
- Trasduttore condensatore cilindrico.
- Piatti paralleli semicircolari.
- Modifica del dielettrico tra piastre parallele.
Capacità piastra parallela con piastre rettangolari
Questo è anche chiamato un tipo piatto di trasduttore capacitivo. In questo tipo di trasduttore, una piastra è fissa e l'altra può essere spostata. Con questa variazione, la distanza do l'area A può essere variata. Ciò si traduce nel valore di capacità di questo trasduttore.
trasduttore capacitivo di tipo piatto
Se l'area A varia e il valore di capacità C sarebbe quando le piastre hanno la distanza x, allora
C = ε (A-wx) / d
Trasduttore capacitivo cilindrico
trasduttore cilindrico capacitivo
Considerando la lunghezza del cilindro deve essere L, quindi la capacità
equazione cilindrica capacitiva
Trasduttore capacitivo semicircolare
Questo tipo fornirà il valore di capacità più elevato quando le due piastre capacitive sono sovrapposte l'una all'altra. Questi sono preferibili quando il circuito richiede la massima capacità.
diagramma circolare-parallelo-piatto
In questo tipo di trasduttore capacitivo, area A = πr ^ 2/2 e la capacità C = ε πr ^ 2 / 2d
Variazione del mezzo dielettrico tra piastre parallele
Quando il mezzo dielettrico varia tra le due piastre parallele di questo trasduttore, varia anche la capacità del trasduttore.
Quindi capacità C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Qui - L1 e L2 indicano la lunghezza della prima e della seconda lunghezza delle piastre.
W indica la larghezza della piastra
D indica la distanza tra le piastre
Vantaggi
Il vantaggi del trasduttore capacitivo sono discussi di seguito. Sono
- Questi trasduttori offrono un'elevata impedenza di ingresso. Quindi il valore degli effetti di caricamento sarà troppo basso.
- La risposta in frequenza di questi trasduttori è estremamente alta.
- Questi trasduttori sono altamente sensibili.
- Questi consumano poca energia per funzionare. Quindi, questi trasduttori sono chiamati dispositivi a basso consumo energetico.
- Utilizzando questi trasduttori è possibile ottenere una risoluzione elevata.
Svantaggi
Ci sono alcuni svantaggi di un trasduttore capacitivo sono elencati di seguito. Sono
- Ha un'alta impedenza di uscita. A causa di questo valore di impedenza di uscita elevato, è necessario un circuito complicato per misurare l'uscita. E il circuito di uscita deve essere potente per mantenere questo immenso valore di uscita elevata.
- Questi trasduttori mostrano comportamenti non lineari a causa degli effetti di bordo.
- Questi dipendono dalla temperatura. Il valore della temperatura esterna può influenzare questo valore di capacità del trasduttore.
Applicazioni
Le applicazioni del trasduttore capacitivo sono
- Questo trasduttore ha una vasta gamma di applicazioni per determinare le quantità come temperatura, spostamento e pressione, ecc. Le applicazioni dei trasduttori capacitivi sono elencate di seguito.
- Questi trasduttori hanno applicazioni nel campo dello spostamento lineare e angolare con il fattore di sensibilità.
- Una delle migliori applicazioni di questo trasduttore è trovare il livello di umidità. Quando il valore di umidità cambia, cambia anche il valore di capacità di questo trasduttore. Con questo valore, possiamo misurare la variazione di umidità.
- Il trasduttore di pressione a capacità variabile è applicabile per trovare le variazioni di pressione utilizzando la capacità variabile.
Quindi, capacitivo trasduttori sono utili per convertire una forma di energia in un'altra forma di energia prendendo la variazione del valore di capacità. Questi sono i trasduttori passivi perché questo richiede alimentazione esterna per farli funzionare. E con l'aiuto di questi trasduttori, possiamo misurare la pressione, la temperatura e lo spostamento, ecc.
