Energiaa, emme voi tuhota sitä, mutta voimme muuttaa energian muodosta toiseen. Joissakin tilanteissa meidän on otettava apua yhdestä energiamuodosta muuttaaksemme sen toiseen muotoon. Joten energian muuntamisprosessi voidaan tehdä käyttämällä Anturit ”. Muuntimia on erityyppisiä, kuten paineanturit, pietsosähköinen anturit, ultraäänianturit, lämpötilamuuntimet, kapasitiiviset anturit jne. Tässä artikkelissa aiomme tietää, mikä on kapasitiivinen anturi, sen toimintaperiaatteesta, piirikaaviosta, tyypeistä ja sovelluksista, eduista ja haitoista.
Mikä on kapasitiivinen anturi?
Anturit luokitellaan kahteen tyyppiin, kuten aktiiviset anturit ja passiiviset anturit. Aktiiviset anturit ovat eräänlaisia antureita, jotka eivät vaadi minkäänlaista tehoa toiminnassaan. Passiivinen anturi vaatii ulkoista virtaa toimiakseen energian muuntamisprosessissa. Nämä anturit ovat joutuneet passiivisten antureiden alle.
Kapasitiivisen anturin määritelmä on mitata siirtymä (kuinka paljon etäisyyttä se kattaa), paine ja muut useat fyysiset määrät, nämä anturit ovat edullisia. Näissä antureissa levyjen välinen kapasitanssi vaihtelee levyjen välisen etäisyyden, levyjen päällekkäisyyden, dielektrisen väliaineen muutoksen jne. Vuoksi.
Kapasitiivisen anturin toimintaperiaate
Yllä oleva kaavio osoittaa kapasitiivisen anturin. kapasitiivisen anturin toimintaperiaate on vaihteleva kapasitanssi. Rakenteensa mukaan niillä on kaksi yhdensuuntaista metallipastaa, jotka pitävät etäisyyden niiden välillä. Niiden väliin voidaan täyttää dielektrinen väliaine (kuten ilma). Joten näiden kahden metallilevyn ja levyjen sijaintien välinen etäisyys voi muuttaa kapasitanssia. Joten vaihteleva kapasitanssi on näiden antureiden periaate. Perusero normaalien kondensaattorien ja kapasitiivisten antureiden välillä on kondensaattori levyt ovat vakiona normaalissa kondensaattorit jolloin nämä anturit, kondensaattorilevyt ovat liikuteltava tila.
kapasitiivinen anturi
Muuttuvan kondensaattorin kapasitanssi voidaan mitata tällä kaavalla.
Kapasitiivisen anturin kaava
Tässä kaavassa:
C osoittaa muuttuvan kapasitanssin kapasitanssin
εo ilmaisee vapaan tilan läpäisevyyttä
εr osoittaa suhteellisen läpäisevyyden
A osoittaa levyjen pinta-alan
D osoittaa levyjen välisen etäisyyden
Joten kaavan mukaan vaihteleva kapasitanssiarvo riippuu neljästä tärkeästä parametrista. Ne ovat vaihtelevan kondensaattorin levyjen välinen etäisyys, levyjen miehitysalue, vapaan tilan läpäisevyys, suhteellinen läpäisevyys ja dielektrinen materiaali. Nämä parametrit voivat muuttaa vaihtelevan kondensaattorin kapasitanssiarvoa.
- Dielektrisen vakion muutos voi vaihdella tämän anturin kapasitanssia.
- Näiden muuntimien levyjen pinta-ala voi vaihdella sen kapasitanssiarvoa.
- Levyjen välinen etäisyys voi muuttaa antureiden kapasitanssiarvoa. Tätä menetelmää käytetään enimmäkseen. Tässä menetelmässä levyjen dielektrinen väliaine ja pinta-ala pidetään vakiona. Levyjen liikkuessa etäisyyttä vaihdellaan ja tämä johtaa kapasitiivisen anturin kapasitanssin muutokseen.
Näitä edellä mainittuja kolmea menetelmää käytetään muuttamaan tämän anturin kapasitanssiarvoa.
Kapasitiivinen piirikaavio
Yllä oleva piirikaavio osoittaa kapasitiivisen anturin vastaavan piirikaavion. Ero vaihtelevan kondensaattorin ja normaalin kondensaattorin välillä on, että vaihtelevan kondensaattorin kapasitanssi vaihtelee, kun taas normaalissa kondensaattorissa kapasitanssin arvo on kiinteä eikä sitä voida muuttaa.
kapasitiivinen-anturi-piirikaavio
Kapasitiivisen anturin tyypit
Kapasitiivisen anturin rakenteen mukaan ne ovat neljää tyyppiä, joita käsitellään jäljempänä. He ovat
- Rinnakkaislevyn kapasitanssi suorakulmaisilla levyillä.
- Sylinterimäinen kondensaattorianturi.
- Puolipyöreät yhdensuuntaiset levyt.
- Dielektrisen muutos rinnakkaisten levyjen välillä.
Rinnakkaislevyn kapasitanssi suorakulmaisilla levyillä
Tätä kutsutaan myös tasaiseksi kapasitiiviseksi anturiksi. Tämän tyyppisissä antureissa yksi levy on kiinnitetty ja toista levyä voidaan siirtää. Tällä vaihtelulla etäisyyttä d tai aluetta A voidaan muuttaa. Tämä johtaa tämän anturin kapasitanssiarvoon.
litteä-kapasitiivinen anturi
Jos alue A vaihtelee ja kapasitanssiarvo C olisi, kun levyjen etäisyys on x, niin
C = e (A-wx) / d
Sylinterimäinen kapasitiivinen anturi
sylinterimäinen-kapasitiivinen anturi
Ottaen huomioon sylinterin pituuden on oltava L, sitten kapasitanssi
sylinterimäinen-kapasitiivinen-yhtälö
Puolipyöreä kapasitiivinen anturi
Tämä tyyppi antaa suurimman kapasitanssiarvon, kun kaksi kapasitiivista levyä on päällekkäin. Nämä ovat edullisia, kun piiri vaatii suurimman kapasitanssin.
pyöreä-yhdensuuntainen-levy-kaavio
Tämän tyyppisessä kapasitiivisessa anturissa alue A = πr ^ 2/2 ja kapasitanssi C = ε πr ^ 2 / 2d
Dielektrisen väliaineen muutos rinnakkaisten levyjen välillä
Kun dielektrinen väliaine vaihtelee tämän anturin kahden yhdensuuntaisen levyn välillä, se myös muuttaa anturin kapasitanssia.
Siksi kapasitanssi C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Tässä - L1 ja L2 ilmaisevat ensimmäisen ja toisen levyn pituuden.
W osoittaa levyn leveyden
D osoittaa levyjen välisen etäisyyden
Edut
kapasitiivisen anturin edut käsitellään jäljempänä. He ovat
- Nämä anturit tarjoavat korkean tuloimpedanssin. Joten kuormitusvaikutusten arvo on liian pieni.
- Näiden antureiden taajuusvaste on erittäin korkea.
- Nämä anturit ovat erittäin herkkiä.
- Nämä kuluttavat vähän virtaa toimiakseen. Joten näitä antureita kutsutaan vähän virtaa kuluttaviksi laitteiksi.
- Suuri resoluutio voi olla mahdollista käyttämällä näitä antureita.
Haitat
Niitä on muutama kapasitiivisen anturin haitat on lueteltu alla. He ovat
- Sillä on korkea lähtöimpedanssi. Tämän korkean lähtöimpedanssiarvon takia tarvitaan monimutkainen piiri lähtöjen mittaamiseen. Ja lähtöpiirin on oltava tehokas ylläpitämään tätä suurta lähtötehoa.
- Nämä anturit osoittavat epälineaarista käyttäytymistä reunavaikutusten vuoksi.
- Nämä ovat lämpötilariippuvia. Ulkoinen lämpötila-arvo voi vaikuttaa tähän anturin kapasitanssiarvoon.
Sovellukset
Kapasitiivisen anturin sovellukset ovat
- Tällä anturilla on laaja käyttöalue määrien, kuten lämpötilan, siirtymän ja paineen jne. Määrittämisessä. Kapasitiivisten antureiden sovellukset on lueteltu alla.
- Näillä antureilla on sovelluksia lineaarisen ja kulmamuutoksen alalla herkkyyskertoimen kanssa.
- Yksi tämän anturin parhaista sovelluksista on kosteustason löytäminen. Kosteusarvon muuttuessa myös tämän anturin kapasitanssiarvo muuttuu. Tällä arvolla voimme mitata kosteuden muutoksen.
- Muuttuvan kapasitanssin paineanturia voidaan käyttää paineen vaihtelujen löytämiseen käyttämällä muuttuvaa kapasitanssia.
Siten kapasitiivinen anturit ovat hyödyllisiä muuntaa yksi energiamuoto muuksi energiamoodiksi ottamalla kapasitanssiarvon muutos. Nämä ovat passiivisia antureita, koska niiden käyttäminen vaatii ulkoista virtaa. Ja näiden antureiden avulla voimme mitata paineen, lämpötilan ja siirtymän jne.
