Energii, nie możemy jej zniszczyć, ale możemy zmienić energię z jednej postaci na inną. W niektórych sytuacjach musimy skorzystać z jednej formy energii, aby zmienić ją w inną. Tak więc proces konwersji energii można przeprowadzić za pomocą „ Przetworniki ”. Istnieją różne typy przetworników, np. Przetworniki ciśnienia, piezoelektryczny przetworniki, przetworniki ultradźwiękowe, przetworniki temperatury, przetworniki pojemnościowe itp. W tym artykule dowiemy się, czym jest przetwornik pojemnościowy, jego zasadę działania, schemat połączeń, typy i zastosowania, zalety i wady.
Co to jest przetwornik pojemnościowy?
Przetworniki dzieli się na dwa typy, takie jak przetworniki aktywne i przetworniki pasywne. Przetworniki aktywne to jeden z rodzajów przetworników, które do działania nie wymagają żadnego zasilania. Natomiast przetworniki pasywne do działania w procesie konwersji energii wymagają zewnętrznego zasilania. Te przetworniki są objęte pasywnymi przetwornikami.
Definicja przetwornika pojemnościowego polega na pomiarze przemieszczenia (odległości, jaką pokonuje), ciśnienia i kilku innych wielkości fizycznych, te przetworniki są preferowane. W tych przetwornikach pojemność między płytami jest zmienna ze względu na odległość między płytami, nakładanie się płyt, z powodu zmiany medium dielektrycznego itp.
Zasada działania przetwornika pojemnościowego
Powyższy schemat przedstawia przetwornik pojemnościowy. Plik zasada działania przetwornika pojemnościowego jest zmienną pojemnością. Zgodnie ze swoją konstrukcją mają dwa równoległe metalowe płytki, które utrzymują odległość między nimi. Pomiędzy nimi można wypełnić medium dielektryczne (takie jak powietrze). Tak więc odległość między tymi dwoma metalowymi płytkami i ich położenie może zmienić pojemność. Tak więc zmienna pojemność jest zasadą działania tych przetworników. Podstawowa różnica między zwykłymi kondensatorami a przetwornikami pojemnościowymi to: kondensator płyty są stałe w normie kondensatory gdzie te przetworniki, płytki kondensatorów są w stanie ruchomym.
przetwornik pojemnościowy
Pojemność zmiennego kondensatora można zmierzyć za pomocą tego wzoru.
Formuła przetwornika pojemnościowego
W tym wzorze:
C wskazuje pojemność zmiennej pojemności
εo wskazuje przenikalność wolnej przestrzeni
εr oznacza względną przenikalność
A wskazuje obszar płyt
D oznacza odległość między płytami
Zatem zgodnie ze wzorem zmienna wartość pojemności zależy od czterech ważnych parametrów. Są to odległość między płytami zmiennego kondensatora, obszar zajmowany przez płytki, przenikalność wolnej przestrzeni, względna przenikalność elektryczna i materiał dielektryczny. Te parametry mogą zmieniać wartość pojemności zmiennego kondensatora.
- Zmiana stałej dielektrycznej może zmieniać pojemność tego przetwornika.
- Obszar płytek tych przetworników może zmieniać wartość ich pojemności.
- Odległość między płytami może zmieniać wartość pojemności przetworników. Ta metoda jest najczęściej używana. W tej metodzie medium dielektryczne i powierzchnia płyt są utrzymywane na stałym poziomie. Gdy płytki się poruszają, odległość jest zmienna, co powoduje zmianę pojemności przetwornika pojemnościowego.
Powyższe trzy metody służą do zmiany wartości pojemności tego przetwornika.
Schemat obwodu pojemnościowego
Powyższy schemat obwodu wskazuje równoważny schemat obwodu przetwornika pojemnościowego. Różnica między zmiennym kondensatorem a normalnym kondensatorem polega na tym, że pojemność zmiennego kondensatora jest zmienna, podczas gdy w normalnym kondensatorze wartość pojemności jest stała i nie można jej zmienić.
schemat obwodu przetwornika pojemnościowego
Rodzaje przetworników pojemnościowych
Zgodnie ze strukturą przetwornika pojemnościowego istnieją cztery typy, które omówiono poniżej. Oni są
- Pojemność równoległych płytek z prostokątnymi płytkami.
- Cylindryczny przetwornik kondensatorowy.
- Półokrągłe równoległe płyty.
- Zmiana dielektryka między równoległymi płytami.
Pojemność równoległych płyt z prostokątnymi płytami
Nazywa się to również płaskim typem przetwornika pojemnościowego. W tego typu przetworniku jedna płyta jest zamocowana, a druga może być przesuwana. Dzięki tej zmianie odległość d lub obszar A może się zmieniać. Skutkuje to wartością pojemności tego przetwornika.
przetwornik pojemnościowy płaski
Jeśli obszar A się zmienia, a wartość pojemności C byłaby taka, gdy płytki mają odległość x, to
C = ε (A-wx) / d
Cylindryczny przetwornik pojemnościowy
przetwornik pojemnościowy cylindryczny
Biorąc pod uwagę długość cylindra L, to pojemność
równanie pojemnościowe cylindryczne
Półokrągły przetwornik pojemnościowy
Ten typ zapewnia najwyższą wartość pojemności, gdy dwie płytki pojemnościowe zachodzą na siebie. Są one preferowane, gdy obwód wymaga maksymalnej pojemności.
diagram kołowy-równoległy-płytowy
W tego typu przetworniku pojemnościowym pow A = πr ^ 2/2 i pojemność C = ε πr ^ 2 / 2d
Zmiana medium dielektrycznego między równoległymi płytami
Kiedy medium dielektryczne zmienia się między dwiema równoległymi płytkami tego przetwornika, zmienia się również pojemność przetwornika.
Dlatego pojemność C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Tutaj - L1 i L2 wskazują długość pierwszej i drugiej długości płyty.
W oznacza szerokość płyty
D oznacza odległość między płytami
Zalety
Plik zalety przetwornika pojemnościowego omówiono poniżej. Oni są
- Te przetworniki oferują wysoką impedancję wejściową. Więc wartość efektów ładowania będzie zbyt niska.
- Pasmo przenoszenia tych przetworników jest niezwykle wysokie.
- Te przetworniki są bardzo czułe.
- Do działania te zużywają mało energii. Tak więc te przetworniki nazywane są urządzeniami o niskim zużyciu energii.
- Dzięki zastosowaniu tych przetworników możliwa jest wysoka rozdzielczość.
Niedogodności
Jest kilka wady przetwornika pojemnościowego są wymienione poniżej. Oni są
- Ma wysoką impedancję wyjściową. Z powodu tej wysokiej wartości impedancji wyjściowej do pomiaru mocy wyjściowej potrzebny jest skomplikowany obwód. Obwód wyjściowy musi być mocny, aby utrzymać tak wysoką wartość wyjściową.
- Te przetworniki wykazują nieliniowe zachowanie z powodu efektów krawędziowych.
- Są one zależne od temperatury. Wartość temperatury zewnętrznej może wpływać na wartość pojemności przetwornika.
Aplikacje
Zastosowania przetwornika pojemnościowego to
- Ten przetwornik ma szeroki zakres zastosowań przy określaniu wielkości, takich jak temperatura, przemieszczenie, ciśnienie itp. Zastosowania przetwornika pojemnościowego są wymienione poniżej.
- Przetworniki te mają zastosowanie w dziedzinie przemieszczeń liniowych i kątowych ze współczynnikiem czułości.
- Jednym z najlepszych zastosowań tego przetwornika jest określenie poziomu wilgotności. Wraz ze zmianą wartości wilgotności zmienia się również wartość pojemności tego przetwornika. Dzięki tej wartości możemy zmierzyć zmianę wilgotności.
- Przetwornik ciśnienia o zmiennej pojemności jest stosowany do znajdowania zmian ciśnienia przy użyciu zmiennej pojemności.
Tak więc pojemnościowy przetworniki są przydatne do przekształcania jednej formy energii w inną formę energii poprzez zmianę wartości pojemności. Są to przetworniki pasywne, ponieważ do ich działania wymagane jest zasilanie zewnętrzne. Za pomocą tych przetworników możemy zmierzyć ciśnienie, temperaturę, przemieszczenie itp.
