Энергия, мы не можем ее уничтожить, но мы можем изменить энергию из одной формы в другую. В некоторых ситуациях нам нужна помощь одной формы энергии, чтобы преобразовать ее в другую форму. Таким образом, процесс преобразования энергии может быть выполнен с помощью « Преобразователи ». Существуют различные типы датчиков, такие как датчики давления, пьезоэлектрический преобразователи, ультразвуковые преобразователи, преобразователи температуры, емкостные преобразователи и т. д. В этой статье мы узнаем, что такое емкостной преобразователь, принцип его работы, принципиальная электрическая схема, типы и области применения, преимущества и недостатки.

Что такое емкостный преобразователь?

Преобразователи делятся на два типа, такие как активные преобразователи и пассивные преобразователи. Активные преобразователи - это один из видов преобразователей, для работы которых не требуется никакого питания. В то время как пассивному преобразователю требуется внешнее питание для работы в процессе преобразования энергии. Эти преобразователи относятся к пассивным преобразователям.

Определение емкостного преобразователя заключается в измерении смещения (какое расстояние он покрывает), давления и некоторых других физических величин, эти преобразователи являются предпочтительными. В этих преобразователях емкость между пластинами варьируется из-за расстояния между пластинами, перекрытия пластин, изменения диэлектрической среды и т. Д.

Принцип работы емкостного преобразователя

На схеме выше показан емкостной преобразователь. В принцип работы емкостного преобразователя переменная емкость. По своей конструкции они имеют две параллельные металлические пластины, поддерживающие расстояние между ними. Между ними может быть заполнена диэлектрическая среда (например, воздух). Таким образом, расстояние между этими двумя металлическими пластинами и положение пластин может изменить емкость. Итак, принцип действия этих преобразователей - переменная емкость. Основное различие между обычными конденсаторами и емкостными преобразователями заключается в следующем: конденсатор пластины постоянны в нормальном конденсаторы при этом эти преобразователи, обкладки конденсатора являются подвижным состоянием.

емкостный преобразователь

По этой формуле можно измерить емкость переменного конденсатора.

Формула емкостного преобразователя

В этой формуле:

C указывает емкость переменной емкости.
εo указывает диэлектрическую проницаемость свободного пространства
εr указывает относительную диэлектрическую проницаемость
A указывает площадь пластин
D указывает расстояние между пластинами

“цветовой код металлопленочного резистора ”

Итак, согласно формуле, значение переменной емкости зависит от четырех важных параметров. Это расстояние между пластинами переменного конденсатора, занимаемая площадь пластин, диэлектрическая проницаемость свободного пространства, относительная диэлектрическая проницаемость и материал диэлектрика. Эти параметры могут варьировать значение емкости переменного конденсатора.

Изменение диэлектрической проницаемости может изменять емкость этого преобразователя.
Площадь пластин этих преобразователей может изменять значение емкости.
Расстояние между пластинами может изменять значение емкости преобразователя. Этот метод используется чаще всего. В этом методе диэлектрическая среда и площадь пластин остаются постоянными. Когда пластины перемещаются, расстояние изменяется, и это приводит к изменению емкости емкостного преобразователя.

Эти три вышеуказанных метода используются для изменения значения емкости этого преобразователя.

Схема емкостной цепи

На приведенной выше принципиальной схеме показана эквивалентная принципиальная схема емкостного преобразователя. Разница между переменным конденсатором и обычным конденсатором заключается в том, что емкость переменного конденсатора варьируется, тогда как в обычном конденсаторе значение емкости фиксировано и не может быть изменено.

принципиальная электрическая схема емкостного преобразователя

Типы емкостных преобразователей

По конструкции емкостных преобразователей их четыре типа, которые обсуждаются ниже. Они есть

Параллельная пластина емкости с пластинами прямоугольной формы.
Цилиндрический конденсаторный преобразователь.
Полукруглые параллельные пластины.
Изменение диэлектрика между параллельными пластинами.

Емкость параллельных пластин с прямоугольными пластинами

Это также называется емкостным преобразователем плоского типа. В преобразователе этого типа одна пластина закреплена, а другая пластина может перемещаться. Посредством этого изменения можно изменять расстояние d или площадь A. Это приводит к значению емкости этого преобразователя.

плоский емкостный преобразователь

Если площадь A меняется, а значение емкости C будет, когда пластины находятся на расстоянии x, тогда

C = ε (A-wx) / d

Цилиндрический емкостный преобразователь

цилиндрическо-емкостный преобразователь

“вакуумные выключатели среднего напряжения ”

Учитывая, что длина цилиндра должна быть L, тогда емкость

цилиндрическо-емкостное уравнение

Полукруглый емкостный преобразователь

Этот тип обеспечивает наивысшее значение емкости, когда две емкостные пластины накладываются друг на друга. Это предпочтительнее, когда схема требует максимальной емкости.

“цепь десульфатора свинцово-кислотных аккумуляторов ”

кругло-параллельная пластина-диаграмма

В емкостном преобразователе этого типа площадь А = πr ^ 2/2 и емкость С = е πr ^ 2 / 2d

Изменение диэлектрической среды между параллельными пластинами

Когда диэлектрическая среда меняется между двумя параллельными пластинами этого преобразователя, это также изменяет емкость преобразователя.

Следовательно, емкость C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d

Здесь - L1 и L2 обозначают длину 1-й и 2-й пластин.

W обозначает ширину пластины

D указывает расстояние между пластинами

Преимущества

В преимущества емкостного преобразователя обсуждаются ниже. Они есть

Эти преобразователи обладают высоким входным сопротивлением. Значит, значение эффектов нагрузки будет слишком низким.
Частотная характеристика этих преобразователей чрезвычайно высока.
Эти преобразователи очень чувствительны.
Они потребляют мало энергии для работы. Поэтому такие преобразователи называют маломощными.
Используя эти преобразователи, можно достичь высокого разрешения.

Недостатки

Есть несколько Недостатки емкостного преобразователя перечислены ниже. Они есть

Он имеет высокое выходное сопротивление. Из-за этого высокого значения выходного импеданса требуется сложная схема для измерения выхода. И выходная цепь должна быть мощной, чтобы поддерживать такое огромное значение на выходе.
Эти преобразователи демонстрируют нелинейное поведение из-за краевых эффектов.
Они зависят от температуры. Значение внешней температуры может повлиять на это значение емкости преобразователя.

Приложения

Применение емкостного преобразователя:

Этот преобразователь имеет широкий спектр применений для определения таких величин, как температура, смещение, давление и т. Д. Применения емкостных преобразователей перечислены ниже.
Эти преобразователи находят применение в области линейных и угловых перемещений с коэффициентом чувствительности.
Одно из лучших применений этого преобразователя - определение уровня влажности. При изменении значения влажности изменяется и значение емкости этого преобразователя. По этому значению мы можем измерить изменение влажности.
Преобразователь давления с переменной емкостью применяется для определения изменений давления с помощью переменной емкости.

Таким образом, емкостный преобразователи полезны для преобразования одной формы энергии в другую форму энергии путем изменения значения емкости. Это пассивные преобразователи, поскольку для их работы требуется внешнее питание. А с помощью этих датчиков мы можем измерять давление, температуру, смещение и т. Д.