Energi, vi kan inte förstöra den men vi kan ändra energin från en form till en annan form. I vissa situationer måste vi ta hjälp av en form av energi för att ändra den till en annan form. Så energiomvandlingsprocessen kan göras genom att använda “ Givare ”. Det finns olika typer av givare som tryckgivare, piezoelektrisk givare, ultraljudsgivare, temperaturgivare, kapacitiva givare etc. I den här artikeln kommer vi att veta om vad som är en kapacitiv givare, dess arbetsprincip, kretsschema, typer och dess tillämpningar, fördelar och nackdelar.
Vad är en kapacitiv givare?
Givare är kategoriserade i två typer, såsom aktiva givare och passiva givare. Aktiva givare är en typ av givare som inte behöver någon form av kraft för att fungera. Medan passiv givare kräver extern kraft för att de ska fungera i energiomvandlingsprocessen. Dessa givare har kommit under passiva givare.
Definitionen av den kapacitiva givaren är att mäta förskjutningen (hur mycket avstånd den täcker), tryck och andra flera fysiska storheter, dessa givare föredras. I dessa omvandlare varierar kapacitansen mellan plattorna på grund av avståndet mellan plattorna, överlappning av plattorna på grund av dielektriskt mediumbyte etc.
Kapacitiv givarens arbetsprincip
Ovanstående diagram visar den kapacitiva givaren. De arbetsprincip för en kapacitiv givare är variabel kapacitans. Enligt dess struktur har dessa två parallella metallpinnar som håller avståndet mellan dem. Mellan dem kan dielektriskt medium (som luft) fyllas. Så avståndet mellan dessa två metallplattor och plattornas position kan ändra kapacitansen. Så, variabel kapacitans är principen för dessa givare. Den grundläggande skillnaden mellan normala kondensatorer och kapacitiva givare är, kondensatorn plattorna är normala kondensatorer vari dessa givare, kondensatorplattor är det rörliga tillståndet.
kapacitiv-givare
Kapacitansen hos den variabla kondensatorn kan mätas med denna formel.
Kapacitiv-givarformel
I denna formel:
C indikerar kapacitansen hos den variabla kapacitansen
εo anger permittiviteten för fritt utrymme
εr anger den relativa permittiviteten
A anger plattans area
D anger avståndet mellan plattorna
Så enligt formeln är det variabla kapacitansvärdet beroende av fyra viktiga parametrar. De är avståndet mellan plattorna på den variabla kondensatorn, plattans upptagningsarea, det fria utrymmets permittivitet, relativ permittivitet och dielektriskt material. Dessa parametrar kan variera kapacitansvärdet för den variabla kondensatorn.
- Förändring i dielektrisk konstant kan variera kapacitansen hos denna givare.
- Arean på plattorna på dessa givare kan variera dess kapacitansvärde.
- Avståndet mellan plattorna kan variera givarnas kapacitansvärde. Denna metod används mest. I denna metod hålls det dielektriska mediet och plattornas yta konstant. När plattorna rör sig varieras avståndet och detta resulterar i att kapacitansen hos den kapacitiva omvandlaren ändras.
Dessa ovanstående tre metoder används för att ändra kapacitansvärdet för denna givare.
Kapacitivt kretsschema
Ovanstående kretsschema visar motsvarande kretsschema för en kapacitiv givare. Skillnaden mellan den variabla kondensatorn och den normala kondensatorn är, kapacitansen hos den variabla kondensatorn varieras medan i en normal kondensator är kapacitansvärdet fast och det kan inte ändras.
kapacitiv-givar-kretsschema
Typer av kapacitiv givare
Enligt strukturen hos den kapacitiva givaren är de fyra typer som diskuteras nedan. Dom är
- Parallell plattkapacitans med rektangulära plattor.
- Cylindrisk kondensatoromvandlare.
- Halvcirkelformiga parallella plattor.
- Förändring i dielektrikum mellan parallella plattor.
Parallell plattkapacitans med rektangulära plattor
Detta kallas också en platt typ av kapacitiv givare. I denna typ av givare är en platta fixerad och den andra plattan kan flyttas. Genom denna variation kan avståndet d eller område A varieras. Detta resulterar i kapacitansvärdet för denna givare.
platt-kapacitiv-givare
Om område A varierar och kapacitansvärdet C skulle vara när plattorna har avståndet x, då
C = ε (A-wx) / d
Cylindrisk kapacitiv givare
cylindrisk-kapacitiv-givare
Med tanke på att cylinderns längd ska vara L, då är kapacitansen
cylindrisk-kapacitiv-ekvation
Halvcirkulär kapacitiv givare
Denna typ ger det högsta kapacitansvärdet när de två kapacitiva plattorna överlappar varandra. Dessa är att föredra när kretsen kräver maximal kapacitans.
cirkulärt-parallellt-platt-diagram
I denna typ kapacitiv givare, area A = πr ^ 2/2 och kapacitansen C = ε πr ^ 2 / 2d
Förändring i dielektriskt medium mellan parallella plattor
När det dielektriska mediet varierar mellan de två parallella plattorna i denna givare, varierar det också givarens kapacitans.
Därför kapacitans C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Här - L1 och L2 anger längden på den första och andra plattans längd.
W anger plattans bredd
D anger avståndet mellan plattorna
Fördelar
De kapacitiva givarfördelar diskuteras nedan. Dom är
- Dessa givare erbjuder hög ingångsimpedans. Så belastningseffektvärdet blir för lågt.
- Frekvenssvaret för dessa givare är extremt högt.
- Dessa givare är mycket känsliga.
- Dessa förbrukar låg effekt för drift. Så kallas dessa omvandlare enheter med låg effektförbrukning.
- Hög upplösning kan vara möjlig genom att använda dessa givare.
Nackdelar
Det finns några nackdelarna med en kapacitiv givare listas nedan. Dom är
- Den har hög utgångsimpedans. På grund av detta höga utgångsimpedansvärde behövs en komplicerad krets för att mäta utgången. Och utgångskretsen måste vara kraftfull för att upprätthålla detta enorma uteffektvärde.
- Dessa givare uppvisar icke-linjärt beteende på grund av kanteffekter.
- Dessa är temperaturberoende. Det yttre temperaturvärdet kan påverka värdet på givarens kapacitans.
Applikationer
Tillämpningarna för den kapacitiva givaren är
- Denna givare har ett brett spektrum av applikationer för att bestämma mängder som temperatur, förskjutning och tryck etc. Kapacitiva givartillämpningar listas nedan.
- Dessa omvandlare har tillämpningar inom området linjär och vinkelförskjutning med känslighetsfaktorn.
- En av de bästa applikationerna för denna givare är att hitta fuktighetsnivån. När fuktighetsvärdet ändras ändras även kapacitansvärdet för denna givare. Med detta värde kan vi mäta luftfuktighetsförändringen.
- Den omvandlare med variabel kapacitans är tillämplig för att hitta tryckvariationerna med hjälp av den variabla kapacitansen.
Således kapacitiv givare är användbara för att omvandla en energiform till en annan energiform genom att ta ändringen i kapacitansvärde. Dessa är de passiva givarna eftersom detta kräver extern kraft för att driva dem. Och med hjälp av dessa givare kan vi mäta tryck, temperatur och förskjutning etc.
