/ / Traductor capacitiv

Transductor capacitiv

Definiție: Traductorul capacitiv este utilizat pentru măsuraredeplasarea, presiunea și alte cantități fizice. Este un traductor pasiv, ceea ce înseamnă că necesită o putere externă pentru funcționare. Traductorul capacitiv funcționează pe principiul capacităților variabile. Capacitatea traductorului capacitiv se schimbă din mai multe motive, cum ar fi suprapunerea plăcilor, modificarea distanței dintre plăci și constanta dielectrică.

Traductorul capacitiv conține două paraleleplăci metalice. Aceste plăci sunt separate prin mediul dielectric care este fie aer, material, gaz sau lichid. În condensatorul normal distanța dintre plăci este fixă, dar în traductorul capacitiv distanța dintre ele este variată.

Traductorul capacitiv utilizează sistemul electriccantitatea de capacitate pentru transformarea mișcării mecanice într-un semnal electric. Cantitatea de intrare determină schimbarea capacității măsurate direct de traductorul capacitiv.

Condensatoarele măsoară atât static, cât șimodificări dinamice. Deplasarea este de asemenea măsurată direct prin conectarea dispozitivelor măsurabile la placa mobilă a condensatorului. Funcționează cu modurile de contact și fără contact.

Principiul de funcționare

Ecuațiile de mai jos exprimă capacitatea dintre plăcile unui condensator

capactive-ecuația-1

În cazul în care A - zona de suprapunere a plăcilor în m2
d - distanța dintre două plăci în metri
ε - permitivitatea mediului în F / m
εr - permitivitate relativă
ε0 - permitivitatea spațiului liber

Schema schematică a unui traductor capacitiv platou paralel este prezentată în figura de mai jos.

capacitiv-traductor

Schimbarea capacității apare din cauzavariabile fizice cum ar fi deplasarea, forța, presiunea etc. Capacitatea traductorului se modifică și prin variația constantei lor dielectrice, care este de obicei datorată măsurării nivelului lichidului sau gazului.

Capacitatea traductorului este măsurată cu circuitul de punte. Impedanța de ieșire a traductorului este dată ca

capacitiv-transductor-2

Unde, C - capacitate
f - frecvența excitației în Hz.

Traductorul capacitiv este utilizat în principal pentru măsurarea deplasării liniare. Traductorul capacitiv folosește următoarele trei efecte.

  1. Variația capacității traductorului se datorează suprapunerii plăcilor de condensatoare.
  2. Schimbarea capacității este cauzată de schimbarea distanțelor dintre plăci.
  3. Capacitatea se modifică din cauza constantei dielectrice.

Următoarele metode sunt utilizate pentru deplasarea măsurătorilor.

1. Un traductor care utilizează schimbarea în zona plăcilor - Ecuația de mai jos arată că capacitatea este direct proporțională cu aria plăcilor. Capacitatea se modifică în mod corespunzător cu schimbarea poziției plăcilor.

capacitiv-traductor cu cilindree

Traductoarele capacitive sunt utilizate pentru măsuraredeplasarea mare de la aproximativ 1mm la mai multe cms. Zona traductorului capacitiv se modifică liniar cu capacitatea și deplasarea. Inițial, nelinearitatea apare în sistem din cauza marginilor. În caz contrar, dă răspunsul liniar.

Capacitatea plăcilor paralele este dată ca

capacitiv-traductor-ecuația-4

unde x - lungimea părții suprapuse a plăcilor
ω - lățimea părții suprapuse a plăcilor.

Sensibilitatea deplasării este constantă și, prin urmare, dă relația liniară dintre capacitate și deplasare.

capacitiv-transductor-5

Traductorul capacitiv este utilizat pentru măsurarea deplasării unghiulare. Se măsoară prin plăcile mobile prezentate mai jos. Una dintre plăcile transductorului este fixă, iar cealaltă este mobilă.

unghiular-capacitiv-traductor

Diagrama fazor a traductorului este prezentată în figura de mai jos.

capacative-traductor
Mișcarea unghiulară modifică capacitatea traductoarelor. Capacitatea între ele este maximă atunci când aceste plăci se suprapun reciproc. Valoarea maximă a capacității este exprimată ca
capacitiv-traductor-ecuația-7

Capacitatea la unghiul θ este dată, exprimată ca,

capacitvie-traductor-ecuația-8

θ - deplasare unghiulară în radian. Sensibilitatea pentru modificarea capacității este dată ca

capacitiv-traductor-ecuație-9

Valoarea 180 ° este valoarea maximă a deplasării unghiulare a condensatorului.

2. Traductorul care utilizează schimbarea distanței dintre plăci - Capacitatea transductorului este inversproporțional cu distanța dintre plăci. Singura placă a traductorului este fixă, iar cealaltă este mobilă. Deplasarea care urmează a fi măsurată se leagă de plăcile mobile.

deplasament-capacitiv-transductor

Capacitatea este invers proporțională cudistanța din cauza căreia condensatorul prezintă răspunsul neliniar. Acest tip de traductor este utilizat pentru măsurarea deplasării mici. Diagrama fazor a condensatorului este prezentată în figura de mai jos.

capacitiv-traductor-3

Sensibilitatea traductorului nu este constantă și variază de la un loc la altul.

Avantajul traductorului capacitiv

Următoarele sunt avantajele majore ale traductoarelor capacitive.

  1. Aceasta necesită o forță externă pentru funcționare și, prin urmare, foarte utilă pentru sistemele mici.
  2. Traductorul capacitiv este foarte sensibil.
  3. Oferă un răspuns bun în frecvență, din cauza căruia este utilizat pentru studiul dinamic.
  4. Traductorul are o impedanță mare de intrare, prin urmare are un efect de încărcare mic.
  5. Aceasta necesită o putere mică de ieșire pentru funcționare.

Dezavantaje ale traductorului capacitiv

Principalele dezavantaje ale traductorului sunt următoarele.

  1. Componentele metalice ale traductoarelor necesită izolare.
  2. Cadrul condensatorului necesită împământare pentru reducerea efectului câmpului magnetic straios.
  3. Uneori, traductorul prezintă comportamente neliniare datorită efectului de margine care este controlat prin utilizarea inelului de protecție.
  4. Cablul care leagă traductorul provoacă o eroare.

Utilizarea traductorului capacitiv

Următoarele sunt utilizările traductorului capacitiv.

  1. Traductorul capacitiv utilizează pentru măsurarea deplasării liniare și unghiulare. Este extrem de sensibil și utilizat pentru măsurarea distanței foarte mici.
  2. Se folosește pentru măsurarea forței și a forțeipresiuni. Forța sau presiunea care urmează a fi măsurată este transformată mai întâi într-o deplasare, iar apoi deplasarea modifică capacitățile traductorului.
  3. Este folosit ca un traductor de presiune în unele cazuri, unde constanta dielectrică a traductorului se modifică cu presiunea.
  4. Umiditatea în gaze este măsurată prin traductorul capacitiv.
  5. Traductorul utilizează modificatorul mecanic pentru măsurarea volumului, densității, greutății etc.

Precizia traductorului depinde de variația temperaturii la nivelul ridicat.

De asemenea, citiți: