L’energia, no la podem destruir, però podem canviar l’energia d’una forma a una altra. En algunes situacions, hem de prendre ajuda d’una forma d’energia per canviar-la per una altra. Per tant, el procés de conversió d’energia es pot fer mitjançant “ Transductors ”. Hi ha diversos tipus de transductors, com ara transductors de pressió, piezoelèctric transductors, transductors d'ultrasons, transductors de temperatura, transductors capacitius, etc.
Què és un transductor capacitiu?
Els transductors es classifiquen en dos tipus, com ara transductors actius i transductors passius. Els transductors actius són un tipus de transductors que no requereixen cap tipus de potència per al seu funcionament. Mentre que el transductor passiu requereix energia externa per al seu funcionament en el procés de conversió d'energia. Aquests transductors han passat per transductors passius.
La definició del transductor capacitiu és mesurar el desplaçament (la distància que cobreix), la pressió i altres magnituds físiques, es prefereixen aquests transductors. En aquests transductors, la capacitat entre les plaques és variada a causa de la distància entre les plaques, la superposició de plaques, a causa del canvi dielèctric del medi, etc.
Principi de treball del transductor capacitiu
El diagrama anterior indica el transductor capacitiu. El principi de funcionament d’un transductor capacitiu és la capacitat variable. Segons la seva estructura, tenen dos patins metàl·lics paral·lels que mantenen la distància entre ells. Entre ells, es pot omplir el medi dielèctric (com ara l’aire). Per tant, la distància entre aquestes dues plaques metàl·liques i les posicions de les plaques pot canviar la capacitat. Per tant, la capacitat variable és el principi d’aquests transductors. La diferència bàsica entre els condensadors normals i els transductors capacitius és, el condensador les plaques són constants en la normalitat condensadors en què aquests transductors, les plaques de condensadors són la condició mòbil.
transductor capacitiu
La capacitat del condensador variable es pot mesurar mitjançant aquesta fórmula.
Fórmula capacitiva-transductor
En aquesta fórmula:
C indica la capacitat de la capacitat variable
εo indica la permitivitat de l'espai lliure
εr indica la permitivitat relativa
A indica la zona de les plaques
D indica la distància entre les plaques
Així doncs, segons la fórmula, el valor de la capacitat variable depèn de quatre paràmetres importants. Són la distància entre les plaques del condensador variable, l'àrea d'ocupació de les plaques, permitivitat de l'espai lliure, permitivitat relativa i material dielèctric. Aquests paràmetres poden variar el valor de la capacitat del condensador variable.
- El canvi de constant dielèctrica pot variar la capacitat d’aquest transductor.
- L'àrea de les plaques d'aquests transductors pot variar el seu valor de capacitat.
- La distància entre les plaques pot variar el valor de capacitat dels transductors. Aquest mètode s’utilitza sobretot. En aquest mètode, el medi dielèctric i l'àrea de les plaques es mantenen constants. Quan les plaques es mouen, la distància varia, cosa que provoca el canvi de la capacitat del transductor capacitiu.
Aquests tres mètodes anteriors s’utilitzen per canviar el valor de la capacitat d’aquest transductor.
Diagrama de circuits capacitius
El diagrama de circuits anterior indica el diagrama de circuit equivalent d’un transductor capacitiu. La diferència entre el condensador variable i el condensador normal és que la capacitat del condensador variable varia, mentre que en un condensador normal, el valor de la capacitat és fix i no es pot canviar.
diagrama-circuit-transductor-capacitiu
Tipus de transductor capacitiu
Segons l'estructura del transductor capacitiu, es tracta de quatre tipus que es descriuen a continuació. Ells són
- Capacitat de plaques paral·leles amb plaques rectangulars.
- Transductor de condensador cilíndric.
- Plaques paral·leles semicirculars.
- Canvi de dielèctric entre plaques paral·leles.
Capacitància de plaques paral·leles amb plaques rectangulars
Això també s’anomena un tipus pla de transductor capacitiu. En aquest tipus de transductor, es fixa una placa i es pot moure l’altra placa. Amb aquesta variació, es pot variar la distància d o l'àrea A. Això resulta en el valor de la capacitat d’aquest transductor.
transductor capacitatiu de tipus pla
Si l'àrea A varia i el valor de capacitat C seria quan les plaques tenen la distància de x, llavors
C = ε (A-wx) / d
Transductor capacitiu cilíndric
transductor cilíndric-capacitiu
Tenint en compte que la longitud del cilindre ha de ser L, llavors la capacitat
equació cilíndrica-capacitiva
Transductor capacitiu semicircular
Aquest tipus proporcionarà el valor de capacitat més alt quan les dues plaques capacitives es superposen entre si. Són preferibles quan el circuit requereix la màxima capacitat.
diagrama-de-plaques-paral·leles-circulars
En aquest tipus transductor capacitiu, àrea A = πr ^ 2/2 i la capacitat C = ε πr ^ 2 / 2d
Canvi del medi dielèctric entre plaques paral·leles
Quan el medi dielèctric varia entre les dues plaques paral·leles d’aquest transductor, també varia la capacitat del transductor.
Per tant, la capacitat C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Aquí - L1 i L2 indiquen la longitud de la primera i la segona longitud de plaques.
W indica l’amplada de la placa
D indica la distància entre les plaques
Avantatges
El avantatges del transductor capacitiu es comenten a continuació. Ells són
- Aquests transductors ofereixen una alta impedància d’entrada. Per tant, el valor dels efectes de càrrega serà massa baix.
- La resposta en freqüència d’aquests transductors és extremadament alta.
- Aquests transductors són molt sensibles.
- Consumeixen poca energia per funcionar. Per tant, aquests transductors s’anomenen dispositius de baix consum energètic.
- L’alta resolució es pot fer amb aquests transductors.
Desavantatges
N’hi ha uns quants desavantatges d’un transductor capacitiu es detallen a continuació. Ells són
- Té una alta impedància de sortida. A causa d’aquest alt valor d’impedància de sortida, es necessita un circuit complicat per mesurar la sortida. I el circuit de sortida ha de ser potent per mantenir aquest alt valor de sortida immens.
- Aquests transductors presenten comportaments no lineals a causa dels efectes de la vora.
- Aquests són dependents de la temperatura. El valor de la temperatura externa pot afectar aquest valor de capacitat del transductor.
Aplicacions
Les aplicacions del transductor capacitiu són
- Aquest transductor té una àmplia gamma d'aplicacions per determinar quantitats com la temperatura, el desplaçament i la pressió, etc. Les aplicacions del transductor capacitiu es detallen a continuació.
- Aquests transductors tenen aplicacions en el camp del desplaçament lineal i angular amb el factor de sensibilitat.
- Una de les millors aplicacions d’aquest transductor és trobar el nivell d’humitat. A mesura que canvia el valor d’humitat, també canvia el valor de la capacitat d’aquest transductor. Amb aquest valor, podem mesurar el canvi d’humitat.
- El transductor de pressió de capacitat variable és aplicable per trobar les variacions de pressió mitjançant l'ús de la capacitat variable.
Així, capacitiu transductors són útils per convertir una forma d’energia en una altra forma d’energia prenent el canvi en el valor de la capacitat. Aquests són els transductors passius perquè això requereix alimentació externa per fer-los funcionar. I amb l’ajut d’aquests transductors, podem mesurar la pressió, la temperatura i el desplaçament, etc.
