Hva er kapasitiv svinger: Arbeid og dens applikasjoner

Hva er kapasitiv svinger: Arbeid og dens applikasjoner

Energi, vi kan ikke ødelegge den, men vi kan endre energien fra en form til en annen form. I noen situasjoner må vi ta hjelp fra en form for energi for å endre den til en annen form. Så energiomdannelsesprosessen kan gjøres ved å bruke “ Transdusere ”. Det er forskjellige typer svinger som trykktransdusere, piezoelektrisk transdusere, ultralydstransdusere, temperaturtransdusere, kapasitive transdusere, etc. I denne artikkelen skal vi vite om hva som er en kapasitiv transduser, dens arbeidsprinsipp, kretsskjema, typer og dets applikasjoner, fordeler og ulemper.



Hva er en kapasitiv svinger?

Transdusere er kategorisert i to typer som aktive transdusere og passive transdusere. Aktive transdusere er en type transdusere som ikke trenger noen form for kraft for å fungere. Mens passiv transduser krever ekstern kraft for å fungere i energiomdannelsesprosessen. Disse transduserne har kommet under passive transdusere.


Definisjonen av den kapasitive transduseren er å måle forskyvningen (hvor stor avstand den dekker), trykk og andre flere fysiske størrelser. Disse transduserne foretrekkes. I disse transduserne varieres kapasitansen mellom platene på grunn av avstanden mellom platene, overlapping av platene på grunn av endring av dielektrisk medium, etc.





Kapasitivt transdusers arbeidsprinsipp

Diagrammet ovenfor indikerer den kapasitive transduseren. De arbeidsprinsipp for en kapasitiv svinger er variabel kapasitans. I henhold til strukturen har disse to parallelle metallpater som holder avstanden mellom dem. Mellom dem kan dielektrisk medium (for eksempel luft) fylles. Så avstanden mellom disse to metallplatene og posisjonene til platene kan endre kapasitansen. Så variabel kapasitans er prinsippet til disse svingerne. Den grunnleggende forskjellen mellom normale kondensatorer og kapasitive transdusere er, kondensatoren platene er konstante i det normale kondensatorer hvor disse transduserne, kondensatorplatene er den bevegelige tilstanden.

kapasitiv-svinger

kapasitiv-svinger



Kapasitansen til den variable kondensatoren kan måles med denne formelen.

Kapasitiv-svingerformel

Kapasitiv-svingerformel

I denne formelen:


C indikerer kapasitansen til den variable kapasitansen
εo indikerer permittiviteten til ledig plass
εr indikerer relativ permittivitet
A angir arealet til platene
D indikerer avstanden mellom platene

I følge formelen er den variable kapasitansverdien avhengig av fire viktige parametere. De er avstanden mellom platene til den variable kondensatoren, okkupasjonsarealet til platene, permittiviteten i det frie rommet, relativ permittivitet og dielektrisk materiale. Disse parametrene kan variere kapasitansverdien til den variable kondensatoren.

  • Endring i dielektrisk konstant kan variere kapasitansen til denne svingeren.
  • Arealet til platene til disse transduserne kan variere kapasitansverdien.
  • Avstand mellom platene kan variere transdusernes kapasitansverdi. Denne metoden brukes mest. I denne metoden holdes det dielektriske mediet og arealet av platene konstant. Når platene beveger seg, varieres avstanden, og dette resulterer i endring av kapasitansen til den kapasitive transduseren.

Disse ovennevnte tre metodene brukes til å endre kapasitansverdien til denne svingeren.

Kapasitivt kretsdiagram

Ovennevnte kretsdiagram indikerer det tilsvarende kretsdiagrammet til en kapasitiv svinger. Forskjellen mellom den variable kondensatoren og den normale kondensatoren er, kapasitansen til den variable kondensatoren varieres, mens i en normal kondensator er kapasitansverdien fast og den kan ikke endres.

kapasitiv-svinger-krets-diagram

kapasitiv-svinger-krets-diagram

Typer av kapasitiv svinger

I henhold til strukturen til den kapasitive transduseren er de fire typer som diskuteres nedenfor. De er

  • Parallell platekapasitans med rektangulære plater.
  • Sylindrisk kondensatoromformer.
  • Halvsirkulære parallelle plater.
  • Endring i dielektrikum mellom parallelle plater.

Parallell platekapasitans med rektangulære plater

Dette kalles også en flat type kapasitiv svinger. I denne typen svinger er den ene platen festet, og den andre platen kan flyttes. Ved denne variasjonen kan avstanden d eller område A varieres. Dette resulterer i kapasitansverdien til denne svingeren.

flat-type-kapasitiv-svinger

flat-type-kapasitiv-svinger

Hvis område A varierer og kapasitansverdien C ville være når platene har avstanden x, da

C = ε (A-bx) / d

Sylindrisk kapasitiv svinger

syklindrisk-kapasitiv-svinger

sylindrisk-kapasitiv-svinger

Tatt i betraktning at lengden på sylinderen er å være L, så er kapasitansen

sylindircal-capactive-ligning

sylindrisk-kapasitiv-ligning

Halvsirkulær kapasitiv svinger

Denne typen gir den høyeste kapasitansverdien når de to kapasitive platene overlappes hverandre. Disse er å foretrekke når kretsen krever maksimal kapasitans.

sirkel-paralle-plate-diagram

sirkulær-parallell-plate-diagram

I denne typen kapasitiv svinger, område A = πr ^ 2/2 og kapasitansen C = ε πr ^ 2 / 2d

Endring i dielektrisk medium mellom parallelle plater

Når det dielektriske mediet varierer mellom de to parallelle platene til denne transduseren, varierer det også kapasitansen til transduseren.

Derfor kapasitans C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d

Her - L1 og L2 indikerer lengden på 1. og 2. platelengde.

W indikerer bredden på platen

D indikerer avstanden mellom platene

Fordeler

De kapasitive transduserfordeler er diskutert nedenfor. De er

  • Disse svingerne har høy inngangsimpedans. Så verdien for belastningseffekter vil være for lav.
  • Frekvensresponsen til disse transduserne er ekstremt høy.
  • Disse svingerne er svært følsomme.
  • Disse bruker lite strøm til drift. Så disse transduserne kalles enheter med lite strømforbruk.
  • Høy oppløsning kan være mulig ved å bruke disse svingerne.

Ulemper

Det er noen få ulemper med en kapasitiv svinger er oppført nedenfor. De er

  • Den har høy utgangsimpedans. På grunn av denne høye utgangsimpedansverdien er det nødvendig med en komplisert krets for å måle utgangen. Og utgangskretsen må være kraftig for å opprettholde denne enorme verdien.
  • Disse svingerne viser ikke-lineær oppførsel på grunn av kanteffekter.
  • Disse er temperaturavhengige. Den eksterne temperaturverdien kan påvirke denne transduserens kapasitansverdi.

applikasjoner

Anvendelsene til den kapasitive transduseren er

  • Denne svingeren har et bredt spekter av bruksområder for å bestemme mengdene som temperatur, forskyvning og trykk osv. Kapasitive svingerapplikasjoner er oppført nedenfor.
  • Disse transduserne har anvendelser innen lineær og vinkelforskyvning med følsomhetsfaktoren.
  • En av de beste applikasjonene til denne svingeren er å finne fuktighetsnivået. Når fuktighetsverdien endres, endres også kapasitansverdien til denne svingeren. Med denne verdien kan vi måle fuktighetsendringen.
  • Den transduseren med variabel kapasitans kan brukes til å finne trykkvariasjonene ved å bruke den variable kapasitansen.

Dermed kapasitiv svingere er nyttige for å konvertere en form for energi til en annen form for energi ved å ta endringen i kapasitansverdi. Dette er de passive transduserne fordi dette krever ekstern kraft for å betjene dem. Og ved hjelp av disse svingerne kan vi måle trykk, temperatur og forskyvning osv.