Tenaga, kita tidak dapat menghancurkannya tetapi kita dapat mengubah tenaga dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam beberapa keadaan, kita perlu meminta pertolongan dari satu bentuk tenaga untuk mengubahnya menjadi bentuk yang lain. Jadi proses penukaran tenaga dapat dilakukan dengan menggunakan “ Transduser ' Terdapat pelbagai jenis transduser seperti tekanan transduser, piezoelektrik transduser, transduser ultrasonik, transduser suhu, transduser kapasitif, dan lain-lain. Dalam artikel ini, kita akan mengetahui tentang apa itu transduser kapasitif, prinsip kerjanya, gambarajah litar, jenis, dan aplikasinya, kelebihan, dan kekurangan.
Apa itu Capacitive Transducer?
Transduser dikategorikan kepada dua jenis seperti transduser aktif dan transduser pasif. Transduser aktif adalah salah satu jenis transduser yang tidak memerlukan apa-apa jenis kuasa untuk operasi mereka. Sedangkan transduser pasif memerlukan daya luaran untuk operasi mereka dalam proses penukaran tenaga. Transduser ini berada di bawah transduser pasif.
Definisi transduser kapasitif adalah untuk mengukur anjakan (berapa jarak jaraknya), tekanan dan beberapa kuantiti fizikal yang lain, transduser ini lebih disukai. Dalam transduser ini, kapasitansi antara plat bervariasi kerana jarak antara plat, pertindihan plat, kerana perubahan medium dielektrik, dll.
Prinsip Kerja Transduser Kapasitif
Gambarajah di atas menunjukkan transduser kapasitif. The prinsip kerja transduser kapasitif adalah kapasitans berubah-ubah. Mengikut strukturnya, ini mempunyai dua batang logam selari yang menjaga jarak di antara mereka. Di antara mereka, medium dielektrik (seperti udara) dapat diisi. Jadi, jarak antara dua plat logam dan kedudukan plat ini boleh mengubah kapasitans. Jadi, kapasitans berubah adalah prinsip transduser ini. Perbezaan asas antara kapasitor normal dan transduser kapasitif adalah, pemuat plat tetap normal kapasitor di mana transduser ini, plat kapasitor adalah keadaan bergerak.
transduser kapasitif
Kapasitansi pemboleh ubah boleh diukur dengan formula ini.
Formula kapasitif-transduser
Dalam formula ini:
C menunjukkan keupayaan kapasitans pemboleh ubah
εo menunjukkan kemasukan ruang kosong
εr menunjukkan kebolehtelapan relatif
A menunjukkan luas pinggan
D menunjukkan jarak antara plat
Jadi mengikut formula, nilai kapasitansi berubah bergantung pada empat parameter penting. Mereka adalah jarak antara plat kapasitor berubah-ubah, memenuhi kawasan plat, kebolehmukaan ruang bebas, kebolehtelapan relatif dan bahan dielektrik. Parameter ini boleh mengubah nilai kapasitansi kapasitor berubah.
- Perubahan pemalar dielektrik boleh mengubah kapasiti transduser ini.
- Luas plat transduser ini boleh mengubah nilai kapasitansinya.
- Jarak antara plat boleh mengubah nilai kapasitansi transduser. Kaedah ini banyak digunakan. Dalam kaedah ini, medium dielektrik dan luas plat dijaga tetap. Apabila plat bergerak maka jaraknya berubah-ubah dan ini mengakibatkan perubahan kapasiti transduser kapasitif.
Tiga kaedah di atas digunakan untuk mengubah nilai kapasitansi transduser ini.
Rajah Litar Kapasitif
Gambarajah litar di atas menunjukkan gambarajah litar setara transduser kapasitif. Perbezaan antara kapasitor berubah ke kapasitor normal adalah, kapasitansi kapasitor berubah-ubah sedangkan dalam kapasitor normal, nilai kapasitansi tetap & tidak dapat diubah.
rajah litar kapasitif-transduser
Jenis Transduser Kapasitif
Menurut struktur transduser kapasitif, mereka adalah empat jenis yang dibincangkan di bawah. Mereka
- Kapasiti plat selari dengan plat segi empat tepat.
- Transduser kapasitor silinder.
- Plat selari separa bulat.
- Perubahan dielektrik antara plat selari.
Kapasiti Plat Selari dengan Plat Segi Empat
Ini juga dipanggil transduser kapasitif jenis rata. Dalam jenis transduser ini, satu plat dipasang dan plat yang lain boleh dipindahkan. Dengan variasi ini, jarak d atau kawasan A dapat berubah. Ini menghasilkan nilai kapasitansi transduser ini.
transduser jenis rata-kapasitif
Sekiranya kawasan A berbeza dan nilai kapasitansi C adalah apabila plat mempunyai jarak x, maka
C = ε (A-wx) / d
Transduser Kapasitif Silinder
silinder-kapasitif-transduser
Memandangkan panjang silinder adalah L, maka kapasitans
silinder-kapasitif-persamaan
Transduser Kapasitif Separuh Bulat
Jenis ini akan memberikan nilai kapasitansi tertinggi apabila kedua-dua plat kapasitif bertindih antara satu sama lain. Ini lebih disukai apabila litar memerlukan kapasitansi maksimum.
rajah bulat-selari-plat-plat
Dalam transduser kapasitif jenis ini, kawasan A = πr ^ 2/2 dan kapasitans C = ε πr ^ 2 / 2d
Perubahan Medium Dielektrik antara Plat Selari
Apabila medium dielektrik berbeza di antara dua plat selari transduser ini, itu juga berbeza kapasitansi transduser.
Oleh itu kapasitansi C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Di sini - L1 dan L2 menunjukkan panjang panjang plat 1 dan 2.
W menunjukkan lebar pinggan
D menunjukkan jarak antara plat
Kelebihan
The kelebihan transduser kapasitif dibincangkan di bawah. Mereka
- Transduser ini menawarkan impedans input tinggi. Jadi nilai kesan pemuatan akan terlalu rendah.
- Tindak balas frekuensi transduser ini sangat tinggi.
- Transduser ini sangat sensitif.
- Ini menggunakan kuasa rendah untuk beroperasi. Jadi, transduser ini dipanggil peranti yang menggunakan kuasa rendah.
- Resolusi tinggi boleh dilakukan dengan menggunakan transduser ini.
Kekurangan
Terdapat beberapa kelemahan transduser kapasitif disenaraikan di bawah. Mereka
- Ia mempunyai impedans output yang tinggi. Oleh kerana nilai impedans keluaran tinggi ini, litar rumit diperlukan untuk mengukur output. Litar output perlu kuat untuk mengekalkan nilai keluaran tinggi ini.
- Transduser ini menunjukkan tingkah laku tidak linear kerana kesan tepi.
- Ini bergantung pada suhu. Nilai suhu luaran boleh mempengaruhi nilai kapasitansi transduser ini.
Permohonan
Aplikasi transduser kapasitif adalah
- Transduser ini mempunyai berbagai aplikasi dalam menentukan jumlah seperti suhu, anjakan, dan tekanan, dll. Aplikasi transduser kapasitif disenaraikan di bawah.
- Transduser ini mempunyai aplikasi dalam bidang anjakan linear dan sudut dengan faktor kepekaan.
- Salah satu aplikasi terbaik transduser ini adalah mencari tahap kelembapan. Oleh kerana nilai kelembapan berubah, nilai kapasitansi transduser ini juga berubah. Dengan nilai ini, kita dapat mengukur perubahan kelembapan.
- Transduser tekanan kapasitansi berubah-ubah berlaku untuk mencari variasi tekanan dengan menggunakan pemboleh ubah kapasitans.
Oleh itu, kapasitif transduser berguna untuk menukar satu bentuk tenaga menjadi bentuk tenaga yang lain dengan mengambil perubahan nilai kapasitans. Ini adalah transduser pasif kerana ini memerlukan kuasa luaran untuk mengendalikannya. Dan dengan bantuan transduser ini, kita dapat mengukur tekanan, suhu, dan anjakan, dll.
