Was ist kapazitiver Wandler: Arbeiten und seine Anwendungen

Energie können wir nicht zerstören, aber wir können die Energie von einer Form in eine andere Form ändern. In einigen Situationen müssen wir Hilfe von einer Energieform nehmen, um sie in eine andere Form umzuwandeln. Der Energieumwandlungsprozess kann also mit „ Wandler ”. Es gibt verschiedene Arten von Wandlern wie Druckwandler, piezoelektrisch Wandler, Ultraschallwandler, Temperaturwandler, kapazitive Wandler usw. In diesem Artikel erfahren Sie, was ein kapazitiver Wandler ist, sein Funktionsprinzip, sein Schaltplan, seine Typen und seine Anwendungen, Vor- und Nachteile.

Was ist ein kapazitiver Wandler?

Wandler werden in zwei Typen eingeteilt, wie beispielsweise aktive Wandler und passive Wandler. Aktive Wandler sind eine Art von Wandlern, die für ihren Betrieb keinerlei Strom benötigen. Während der passive Wandler für seinen Betrieb im Energieumwandlungsprozess externe Energie benötigt. Diese Wandler sind unter passive Wandler gefallen.

Die Definition des kapazitiven Wandlers besteht darin, die Verschiebung (wie viel Entfernung er zurücklegt), den Druck und andere verschiedene physikalische Größen zu messen. Diese Wandler werden bevorzugt. Bei diesen Wandlern wird die Kapazität zwischen den Platten aufgrund des Abstands zwischen den Platten, der Überlappung der Platten, des Wechsels des dielektrischen Mediums usw. variiert.

Funktionsprinzip des kapazitiven Wandlers

Das obige Diagramm zeigt den kapazitiven Wandler. Das Funktionsprinzip eines kapazitiven Wandlers ist variable Kapazität. Diese haben gemäß ihrer Struktur zwei parallele Metallpasten, die den Abstand zwischen ihnen aufrechterhalten. Dazwischen kann dielektrisches Medium (wie Luft) eingefüllt werden. Der Abstand zwischen diesen beiden Metallplatten und den Positionen der Platten kann also die Kapazität ändern. Die variable Kapazität ist also das Prinzip dieser Wandler. Der grundlegende Unterschied zwischen normalen Kondensatoren und kapazitiven Wandlern ist: der Kondensator Platten sind im Normalfall konstant Kondensatoren wobei diese Wandler Kondensatorplatten der bewegliche Zustand sind.

kapazitiver Wandler

Die Kapazität des variablen Kondensators kann nach dieser Formel gemessen werden.

Kapazitive Wandlerformel

In dieser Formel:

C gibt die Kapazität der variablen Kapazität an
εo gibt die Permittivität des freien Raums an
εr gibt die relative Permittivität an
A gibt den Bereich der Platten an
D gibt den Abstand zwischen den Platten an

Entsprechend der Formel hängt der variable Kapazitätswert von vier wichtigen Parametern ab. Sie sind der Abstand zwischen den Platten des variablen Kondensators, die Belegungsfläche der Platten, die Permittivität des freien Raums, die relative Permittivität und das dielektrische Material. Diese Parameter können den Kapazitätswert des variablen Kondensators variieren.

• Eine Änderung der Dielektrizitätskonstante kann die Kapazität dieses Wandlers variieren.
• Die Fläche der Platten dieser Wandler kann ihren Kapazitätswert variieren.
• Der Abstand zwischen den Platten kann den Kapazitätswert der Wandler variieren. Diese Methode wird meistens verwendet. Bei diesem Verfahren werden das dielektrische Medium und die Fläche der Platten konstant gehalten. Wenn sich die Platten bewegen, wird der Abstand variiert und dies führt zu einer Änderung der Kapazität des kapazitiven Wandlers.

Diese obigen drei Verfahren werden verwendet, um den Kapazitätswert dieses Wandlers zu ändern.

Kapazitiver Schaltplan

Das obige Schaltbild zeigt das Ersatzschaltbild eines kapazitiven Wandlers. Der Unterschied zwischen dem variablen Kondensator und dem normalen Kondensator besteht darin, dass die Kapazität des variablen Kondensators variiert wird, während bei einem normalen Kondensator der Kapazitätswert fest ist und nicht geändert werden kann.

kapazitiver Wandler-Schaltplan

Arten von kapazitiven Wandlern

Entsprechend der Struktur des kapazitiven Wandlers handelt es sich um vier Typen, die nachstehend erörtert werden. Sie sind

• Parallele Plattenkapazität mit rechteckigen Platten.
• Zylinderkondensatorwandler.
• Halbkreisförmige parallele Platten.
• Änderung des Dielektrikums zwischen parallelen Platten.

Parallele Plattenkapazität mit rechteckigen Platten

Dies wird auch als flacher kapazitiver Wandler bezeichnet. Bei diesem Wandlertyp ist eine Platte fixiert und die andere Platte kann bewegt werden. Durch diese Variation kann der Abstand d oder die Fläche A variiert werden. Dies ergibt den Kapazitätswert dieses Wandlers.

flacher kapazitiver Wandler

Wenn sich die Fläche A ändert und der Kapazitätswert C wäre, wenn die Platten den Abstand x haben, dann

C = & epsi; (A-wx) / d

Zylindrischer kapazitiver Wandler

zylindrisch-kapazitiver Wandler

Unter Berücksichtigung der Länge des Zylinders soll L sein, dann die Kapazität

zylindrisch-kapazitive Gleichung

Halbkreisförmiger kapazitiver Wandler

Dieser Typ liefert den höchsten Kapazitätswert, wenn sich die beiden kapazitiven Platten überlappen. Diese sind vorzuziehen, wenn die Schaltung die maximale Kapazität benötigt.

Kreis-Parallel-Platten-Diagramm

Bei diesem Typ kapazitiver Wandler Fläche A = πr ^ 2/2 und die Kapazität C = ε πr ^ 2 / 2d

Änderung des dielektrischen Mediums zwischen parallelen Platten

Wenn das dielektrische Medium zwischen den beiden parallelen Platten dieses Wandlers variiert, ändert sich auch die Kapazität des Wandlers.

Daher Kapazität C = εo (ε1 · L1 · w + ε2 · L2 · w) / d

Hier geben L1 und L2 die Länge der 1. und 2. Plattenlänge an.

W gibt die Breite der Platte an

D gibt den Abstand zwischen den Platten an

Vorteile

Das Vorteile des kapazitiven Wandlers werden unten diskutiert. Sie sind

• Diese Wandler bieten eine hohe Eingangsimpedanz. Der Ladeeffektwert ist also zu niedrig.
• Der Frequenzgang dieser Wandler ist extrem hoch.
• Diese Wandler sind hochempfindlich.
• Diese verbrauchen wenig Strom für den Betrieb. Daher werden diese Wandler als Geräte mit geringem Stromverbrauch bezeichnet.
• Mit diesen Wandlern kann eine hohe Auflösung möglich sein.

Nachteile

Es gibt ein paar Nachteile eines kapazitiven Wandlers Sind unten aufgeführt. Sie sind

• Es hat eine hohe Ausgangsimpedanz. Aufgrund dieses hohen Ausgangsimpedanzwerts wird eine komplizierte Schaltung benötigt, um den Ausgang zu messen. Und die Ausgangsschaltung muss leistungsstark sein, um diesen hohen Ausgangswert aufrechtzuerhalten.
• Diese Wandler zeigen aufgrund von Kanteneffekten ein nichtlineares Verhalten.
• Diese sind temperaturabhängig. Der externe Temperaturwert kann diesen Wandlerkapazitätswert beeinflussen.

Anwendungen

Die Anwendungen des kapazitiven Wandlers sind

• Dieser Wandler hat ein breites Anwendungsspektrum zur Bestimmung von Größen wie Temperatur, Verdrängung und Druck usw. Kapazitive Wandleranwendungen sind nachstehend aufgeführt.
• Diese Wandler haben Anwendungen im Bereich der linearen und Winkelverschiebung mit dem Empfindlichkeitsfaktor.
• Eine der besten Anwendungen dieses Wandlers ist das Ermitteln des Feuchtigkeitsniveaus. Wenn sich der Feuchtigkeitswert ändert, ändert sich auch der Kapazitätswert dieses Wandlers. An diesem Wert können wir die Änderung der Luftfeuchtigkeit messen.
• Der Druckwandler mit variabler Kapazität ist anwendbar, um die Druckschwankungen unter Verwendung der variablen Kapazität zu ermitteln.

Also kapazitiv Wandler sind nützlich, um eine Energieform in eine andere Energieform umzuwandeln, indem die Änderung des Kapazitätswerts berücksichtigt wird. Dies sind die passiven Wandler, da hierfür externe Stromversorgung erforderlich ist. Und mit Hilfe dieser Wandler können wir Druck, Temperatur und Verschiebung usw. messen.