Какво е капацитивен преобразувател: Работа и неговите приложения

Енергия, не можем да я унищожим, но можем да променим енергията от една форма в друга форма. В някои ситуации трябва да вземем помощ от една форма на енергия, за да я променим в друга форма. Така че процесът на преобразуване на енергия може да се извърши, като се използва „ Датчици ”. Има различни видове преобразуватели като преобразуватели на налягане, пиезоелектричен преобразуватели, ултразвукови преобразуватели, температурни преобразуватели, капацитивни преобразуватели и др. В тази статия ще разберем какво е капацитивен преобразувател, неговия принцип на работа, електрическа схема, видове и неговите приложения, предимства и недостатъци.

Какво е капацитивен преобразувател?

Преобразувателите са категоризирани в два типа, като активни преобразуватели и пасивни преобразуватели. Активните преобразуватели са един вид преобразуватели, които не изискват никаква мощност за своята работа. Докато пасивният преобразувател изисква външно захранване за тяхната работа в процеса на преобразуване на енергия. Тези преобразуватели са попаднали под пасивни преобразуватели.

Дефиницията на капацитивния преобразувател е да измерва изместването (колко разстояние покрива), налягането и други няколко физически величини, тези преобразуватели са за предпочитане. В тези преобразуватели капацитетът между плочите варира поради разстоянието между плочите, припокриване на плочи, поради смяна на диелектричната среда и т.н.

Принцип на работа на капацитивен преобразувател

Горната диаграма показва капацитивния преобразувател. The принцип на работа на капацитивен преобразувател е променлив капацитет. Според структурата си те имат две успоредни метални пасти, които поддържат разстоянието между тях. Между тях може да се напълни диелектрична среда (като въздух). И така, разстоянието между тези две метални плочи и позициите на плочите могат да променят капацитета. И така, променливият капацитет е принципът на тези преобразуватели. Основната разлика между нормалните кондензатори и капацитивните преобразуватели е, кондензатора плочите са постоянни в норма кондензатори при което тези преобразуватели, кондензаторни плочи са подвижното състояние.

капацитивен преобразувател

Капацитетът на променливия кондензатор може да бъде измерен по тази формула.

Формула за капацитивен преобразувател

В тази формула:

C показва капацитета на променливия капацитет
εo показва диелектричната проницаемост на свободното пространство
εr показва относителната диелектрична проницаемост
А показва площта на плочите
D показва разстоянието между плочите

Според формулата стойността на променливия капацитет зависи от четири важни параметъра. Те са разстоянието между плочите на променливия кондензатор, заемащата площ на плочите, диелектричната проницаемост на свободното пространство, относителната диелектрична проницаемост и диелектричния материал. Тези параметри могат да варират стойността на капацитета на променливия кондензатор.

• Промяната в диелектричната константа може да варира капацитета на този преобразувател.
• Площта на плочите на тези преобразуватели може да варира неговата стойност на капацитета.
• Разстоянието между плочите може да варира стойността на капацитета на преобразувателите. Този метод се използва най-вече. При този метод диелектричната среда и площта на плочите се поддържат постоянни. Когато плочите се движат, разстоянието варира и това води до промяна на капацитета на капацитивния преобразувател.

Тези три метода се използват за промяна на стойността на капацитета на този преобразувател.

Капацитивна схема

Горната електрическа схема показва еквивалентната електрическа схема на капацитивен преобразувател. Разликата между променливия кондензатор и нормалния кондензатор е, че капацитетът на променливия кондензатор варира, докато при нормален кондензатор стойността на капацитета е фиксирана и не може да се променя.

диаграма на капацитивен преобразувател

Видове капацитивен преобразувател

Според структурата на капацитивния преобразувател те са четири типа, които са разгледани по-долу. Те са

• Паралелен капацитет на плочата с правоъгълни плочи.
• Цилиндричен преобразувател на кондензатор.
• Полукръгли успоредни плочи.
• Промяна в диелектрика между паралелните плочи.

Капацитет на паралелна плоча с правоъгълни плочи

Това също се нарича плосък тип капацитивен преобразувател. При този тип преобразувател едната плоча е фиксирана, а другата плоча може да бъде преместена. Чрез тази вариация разстоянието d или площ A може да варира. Това води до стойността на капацитета на този преобразувател.

плосък тип капацитивен преобразувател

Ако площ A варира и стойността на капацитета C ще бъде, когато плочите имат разстоянието x, тогава

C = ε (A-wx) / d

Цилиндричен капацитивен преобразувател

цилиндрично-капацитивен преобразувател

Като се има предвид дължината на цилиндъра трябва да бъде L, тогава капацитетът

цилиндрично-капацитивно уравнение

Полукръгъл капацитивен преобразувател

Този тип ще осигури най-високата стойност на капацитета, когато двете капацитивни плочи се припокриват една с друга. Те са за предпочитане, когато веригата изисква максимален капацитет.

кръгова паралелна плоча-диаграма

В този тип капацитивен датчик, площ A = πr ^ 2/2 и капацитета C = ε πr ^ 2 / 2d

Промяна в диелектричната среда между паралелните плочи

Когато диелектричната среда варира между двете успоредни плочи на този преобразувател, това също променя капацитета на преобразувателя.

Следователно капацитет C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d

Тук - L1 и L2 указват дължината на дължината на 1-ва и 2-ра плоча.

W показва ширината на плочата

D показва разстоянието между плочите

Предимства

The предимства на капацитивен преобразувател са обсъдени по-долу. Те са

• Тези преобразуватели предлагат висок входен импеданс. Така че стойността на ефектите на зареждане ще бъде твърде ниска.
• Честотната характеристика на тези преобразуватели е изключително висока.
• Тези преобразуватели са силно чувствителни.
• Те консумират ниска мощност за работа. Така че тези преобразуватели се наричат ​​устройства с ниска консумация на енергия.
• Висока разделителна способност може да бъде възможна чрез използването на тези преобразуватели.

Недостатъци

Има няколко недостатъци на капацитивен преобразувател са изброени по-долу. Те са

• Той има висок изходен импеданс. Поради тази висока стойност на изходния импеданс е необходима сложна схема за измерване на изхода. И изходната верига трябва да бъде мощна, за да поддържа тази висока изходна огромна стойност.
• Тези преобразуватели показват нелинейно поведение поради крайни ефекти.
• Те зависят от температурата. Стойността на външната температура може да повлияе на тази стойност на капацитета на датчика.

Приложения

Приложенията на капацитивния преобразувател са

• Този преобразувател има широк спектър от приложения при определяне на количества като температура, изместване и налягане и др. Приложенията с капацитивен преобразувател са изброени по-долу.
• Тези преобразуватели имат приложения в областта на линейно и ъглово изместване с коефициента на чувствителност.
• Едно от най-добрите приложения на този преобразувател е да се намери нивото на влажност. Тъй като стойността на влажността се променя, капацитетът на този преобразувател също се променя. По тази стойност можем да измерим изменението на влажността.
• Датчикът за налягане с променлив капацитет е приложим за намиране на вариациите на налягането чрез използване на променливия капацитет.

По този начин, капацитивен преобразуватели са полезни за преобразуване на една форма на енергия в друга форма на енергия, като се вземе промяната в стойността на капацитета. Това са пасивните преобразуватели, защото това изисква външно захранване, за да ги управлява. И с помощта на тези преобразуватели можем да измерваме налягането, температурата и изместването и т.н.