Kaj je kapacitivni pretvornik: delovanje in njegove uporabe

Kaj je kapacitivni pretvornik: delovanje in njegove uporabe

Energije je ne moremo uničiti, lahko pa jo spremenimo iz ene oblike v drugo. V nekaterih situacijah moramo iz ene oblike energije izkoristiti pomoč, da jo spremenimo v drugo. Tako lahko postopek pretvorbe energije izvedemo z uporabo Pretvorniki '. Obstajajo različne vrste pretvornikov, kot so pretvorniki tlaka, piezoelektrični pretvorniki, ultrazvočni pretvorniki, temperaturni pretvorniki, kapacitivni pretvorniki itd. V tem članku bomo izvedeli, kaj je kapacitivni pretvornik, njegovo načelo delovanja, diagram vezja, vrste in njegove uporabe, prednosti in slabosti.



Kaj je kapacitivni pretvornik?

Pretvorniki so razdeljeni v dve vrsti, kot so aktivni pretvorniki in pasivni pretvorniki. Aktivni pretvorniki so ena vrsta pretvornikov, ki za svoje delovanje ne potrebujejo nobene moči. Medtem ko pasivni pretvornik za delovanje v procesu pretvorbe energije potrebuje zunanje napajanje. Ti pretvorniki spadajo pod pasivne pretvornike.


Definicija kapacitivnega pretvornika je merjenje premika (kolikšno razdaljo pokriva), tlaka in drugih več fizikalnih količin. Prednost imajo ti pretvorniki. V teh pretvornikih se kapacitivnost med ploščami spreminja zaradi razdalje med ploščami, prekrivanja plošč, zaradi spremembe dielektričnega medija itd.





Načelo delovanja kapacitivnega pretvornika

Zgornji diagram prikazuje kapacitivni pretvornik. The načelo delovanja kapacitivnega pretvornika je spremenljiva kapacitivnost. Po svoji strukturi imajo ti dve vzporedni kovinski pašteti, ki ohranjata razdaljo med njima. Med njimi je mogoče napolniti dielektrični medij (na primer zrak). Torej lahko razdalja med tema dvema kovinskima ploščama in položaji plošč spremeni kapaciteto. Torej je spremenljivka kapacitivnosti načelo teh pretvornikov. Osnovna razlika med običajnimi kondenzatorji in kapacitivnimi pretvorniki je, kondenzator plošče so konstantne v normalnem kondenzatorji pri čemer so ti pretvorniki, kondenzatorske plošče premično stanje.

kapacitivni pretvornik

kapacitivni pretvornik



Kapaciteto spremenljivega kondenzatorja lahko izmerimo s to formulo.

Formula kapacitivnega pretvornika

Formula kapacitivnega pretvornika

V tej formuli:


C označuje kapacitivnost spremenljive kapacitivnosti
εo označuje propustnost prostega prostora
εr označuje relativno propustnost
A označuje površino plošč
D označuje razdaljo med ploščami

Torej je v skladu s formulo vrednost spremenljive kapacitivnosti odvisna od štirih pomembnih parametrov. So razdalja med ploščami spremenljivega kondenzatorja, zasedena površina plošč, propustnost prostega prostora, relativna prepustnost in dielektrični material. Ti parametri lahko spreminjajo vrednost kapacitivnosti spremenljivega kondenzatorja.

  • Sprememba dielektrične konstante lahko spreminja kapacitivnost tega pretvornika.
  • Površina plošč teh pretvornikov lahko spreminja njegovo kapacitivno vrednost.
  • Razdalja med ploščami lahko spreminja vrednost kapacitivnosti pretvornikov. Ta metoda se večinoma uporablja. Pri tej metodi se dielektrični medij in površina plošč ohranjata nespremenjena. Ko se plošče premikajo, se razdalja spreminja, kar povzroči spremembo kapacitivnosti kapacitivnega pretvornika.

Zgornje tri metode se uporabljajo za spreminjanje kapacitivne vrednosti tega pretvornika.

Kapacitivni vezalni diagram

Zgornji diagram vezja prikazuje enakovredni diagram vezja kapacitivnega pretvornika. Razlika med spremenljivim kondenzatorjem in običajnim kondenzatorjem je, da je kapacitivnost spremenljivega kondenzatorja različna, medtem ko je v običajnem kondenzatorju vrednost kapacitivnosti fiksna in je ni mogoče spremeniti.

diagram vezja kapacitivnega pretvornika

diagram vezja kapacitivnega pretvornika

Vrste kapacitivnega pretvornika

Glede na zgradbo kapacitivnega pretvornika gre za štiri vrste, ki so obravnavane v nadaljevanju. So

  • Vzporedna kapacitivnost plošče s pravokotnimi ploščami.
  • Pretvornik valjastega kondenzatorja.
  • Polkrožne vzporedne plošče.
  • Sprememba dielektrika med vzporednimi ploščami.

Vzporedna kapacitivnost plošč s pravokotnimi ploščami

Temu pravimo tudi ploščati tip kapacitivnega pretvornika. Pri tej vrsti pretvornika je ena plošča pritrjena, drugo ploščo pa je mogoče premikati. S to variacijo lahko spreminjamo razdaljo d ali območje A. Rezultat je vrednost kapacitivnosti tega pretvornika.

ploščati-kapacitivni pretvornik

ploščati-kapacitivni pretvornik

Če se območje A spreminja in bi bila vrednost kapacitivnosti C takrat, ko imajo plošče razdaljo x, potem

C = ε (A-šx) / d

Cilindrični kapacitivni pretvornik

ciklično-kapacitivni pretvornik

valjčno-kapacitivni pretvornik

Upoštevajoč dolžino valja je L, potem je kapacitivnost

enačba cilindrične sposobnosti

valjasto-kapacitivna enačba

Polkrožni kapacitivni pretvornik

Ta vrsta bo zagotovila najvišjo vrednost kapacitivnosti, ko se bosta dve kapacitivni plošči prekrivali. Te so bolj zaželene, kadar vezje zahteva največjo kapacitivnost.

diagram okrogle-vzporedne plošče

krožno-vzporedna-plošča-diagram

V tem tipu kapacitivnega pretvornika je območje A = πr ^ 2/2 in kapacitivnost C = ε πr ^ 2 / 2d

Sprememba dielektričnega medija med vzporednimi ploščami

Ko se dielektrični medij spreminja med obema vzporednima ploščama pretvornika, to spreminja tudi kapacitivnost pretvornika.

Zato kapacitivnost C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d

Tukaj - L1 in L2 označujeta dolžino dolžine 1. in 2. plošče.

W označuje širino plošče

D označuje razdaljo med ploščami

Prednosti

The prednosti kapacitivnega pretvornika so obravnavane v nadaljevanju. So

  • Ti pretvorniki ponujajo visoko vhodno impedanco. Torej bo vrednost učinkov obremenitve prenizka.
  • Frekvenčni odziv teh pretvornikov je izredno visok.
  • Ti pretvorniki so zelo občutljivi.
  • Ti za delovanje porabijo malo energije. Torej, ti pretvorniki se imenujejo naprave z nizko porabo energije.
  • Z uporabo teh pretvornikov je mogoča visoka ločljivost.

Slabosti

Nekaj ​​jih je pomanjkljivosti kapacitivnega pretvornika so navedeni spodaj. So

  • Ima visoko izhodno impedanco. Zaradi te visoke vrednosti izhodne impedance je za merjenje moči potrebno zapleteno vezje. In izhodno vezje mora biti močno, da ohrani to visoko izhodno neizmerno vrednost.
  • Ti pretvorniki kažejo nelinearno vedenje zaradi robnih učinkov.
  • Ti so odvisni od temperature. Vrednost zunanje temperature lahko vpliva na to vrednost kapacitivnosti pretvornika.

Aplikacije

Uporabe kapacitivnega pretvornika so

  • Ta pretvornik ima široko paleto aplikacij za določanje količin, kot so temperatura, premik, tlak itd. Kapacitivni pretvorniki so navedeni spodaj.
  • Ti pretvorniki se uporabljajo na področju linearnih in kotnih premikov s faktorjem občutljivosti.
  • Eden najboljših načinov uporabe tega pretvornika je iskanje vlažnosti. Ko se vrednost vlažnosti spremeni, se spremeni tudi vrednost kapacitivnosti tega pretvornika. S to vrednostjo lahko izmerimo spremembo vlažnosti.
  • Pretvornik tlaka s spremenljivo kapacitivnostjo se uporablja za iskanje variacij tlaka z uporabo spremenljive kapacitivnosti.

Tako kapacitivno pretvorniki so uporabni za pretvorbo ene oblike energije v drugo obliko energije s spreminjanjem vrednosti kapacitivnosti. To so pasivni pretvorniki, ker za to potrebujejo zunanjo moč. In s pomočjo teh pretvornikov lahko merimo tlak, temperaturo in premik itd.