L’énergie, nous ne pouvons pas la détruire mais nous pouvons changer l’énergie d’une forme à une autre. Dans certaines situations, nous devons prendre l'aide d'une forme d'énergie pour la changer en une autre forme. Ainsi, le processus de conversion d'énergie peut être effectué en utilisant ' Transducteurs ». Il existe différents types de transducteurs comme les transducteurs de pression, piézoélectrique transducteurs, transducteurs ultrasoniques, transducteurs de température, transducteurs capacitifs, etc. Dans cet article, nous allons savoir ce qu'est un transducteur capacitif, son principe de fonctionnement, son schéma de circuit, ses types et ses applications, avantages et inconvénients.
Qu'est-ce qu'un transducteur capacitif?
Les transducteurs sont classés en deux types tels que les transducteurs actifs et les transducteurs passifs. Les transducteurs actifs sont un type de transducteurs qui ne nécessitent aucun type d'alimentation pour leur fonctionnement. Alors que le transducteur passif nécessite une alimentation externe pour son fonctionnement dans le processus de conversion d'énergie. Ces transducteurs sont passés sous les transducteurs passifs.
La définition du transducteur capacitif est de mesurer le déplacement (la distance qu'il couvre), la pression et plusieurs autres grandeurs physiques, ces transducteurs sont préférés. Dans ces transducteurs, la capacité entre les plaques varie en raison de la distance entre les plaques, du chevauchement des plaques, du changement de milieu diélectrique, etc.
Principe de fonctionnement du transducteur capacitif
Le diagramme ci-dessus indique le transducteur capacitif. Le principe de fonctionnement d'un transducteur capacitif est une capacité variable. Selon sa structure, ceux-ci ont deux plaques métalliques parallèles qui maintiennent la distance entre eux. Entre eux, un milieu diélectrique (tel que l'air) peut être rempli. Ainsi, la distance entre ces deux plaques métalliques et les positions des plaques peuvent modifier la capacité. Ainsi, la capacité variable est le principe de ces transducteurs. La différence fondamentale entre les condensateurs normaux et les transducteurs capacitifs est, le condensateur les plaques sont constantes en normal condensateurs dans lequel ces transducteurs, plaques de condensateur sont à l'état mobile.
transducteur capacitif
La capacité du condensateur variable peut être mesurée par cette formule.
Formule du transducteur capacitif
Dans cette formule:
C indique la capacité de la capacité variable
εo indique la permittivité de l'espace libre
εr indique la permittivité relative
A indique la surface des plaques
D indique la distance entre les plaques
Donc, selon la formule, la valeur de capacité variable dépend de quatre paramètres importants. Ce sont la distance entre les plaques du condensateur variable, la zone d'occupation des plaques, la permittivité de l'espace libre, la permittivité relative et le matériau diélectrique. Ces paramètres peuvent faire varier la valeur de capacité du condensateur variable.
- Le changement de constante diélectrique peut faire varier la capacité de ce transducteur.
- La surface des plaques de ces transducteurs peut faire varier sa valeur de capacité.
- La distance entre les plaques peut faire varier la valeur de capacité des transducteurs. Cette méthode est principalement utilisée. Dans ce procédé, le milieu diélectrique et la surface des plaques sont maintenus constants. Lorsque les plaques se déplacent, la distance varie et cela se traduit par une modification de la capacité du transducteur capacitif.
Ces trois méthodes ci-dessus sont utilisées pour modifier la valeur de capacité de ce transducteur.
Schéma du circuit capacitif
Le schéma de circuit ci-dessus indique le schéma de circuit équivalent d'un transducteur capacitif. La différence entre le condensateur variable et le condensateur normal est que la capacité du condensateur variable varie alors que dans un condensateur normal, la valeur de capacité est fixe et ne peut pas être modifiée.
schéma-circuit-transducteur-capacitif
Types de transducteurs capacitifs
Selon la structure du transducteur capacitif, il existe quatre types qui sont décrits ci-dessous. Elles sont
- Capacité de plaque parallèle avec plaques rectangulaires.
- Transducteur à condensateur cylindrique.
- Plaques parallèles semi-circulaires.
- Changement de diélectrique entre plaques parallèles.
Capacité de plaque parallèle avec plaques rectangulaires
Ceci est également appelé un type plat de transducteur capacitif. Dans ce type de transducteur, une plaque est fixe et l'autre plaque peut être déplacée. Par cette variation, la distance d ou la zone A peut être modifiée. Il en résulte la valeur de capacité de ce transducteur.
transducteur capacitif de type plat
Si la zone A varie et que la valeur de capacité C serait lorsque les plaques ont la distance de x, alors
C = ε (A-wx) / d
Transducteur capacitif cylindrique
transducteur capacitif cylindrique
Considérant que la longueur du cylindre doit être L, alors la capacité
équation-cylindrique-capacitive
Transducteur capacitif semi-circulaire
Ce type fournira la valeur de capacité la plus élevée lorsque les deux plaques capacitives se chevauchent. Celles-ci sont préférables lorsque le circuit nécessite la capacité maximale.
schéma circulaire-parallèle-plat
Dans ce type de transducteur capacitif, zone A = πr ^ 2/2 et la capacité C = ε πr ^ 2 / 2d
Changement de milieu diélectrique entre les plaques parallèles
Lorsque le milieu diélectrique varie entre les deux plaques parallèles de ce transducteur, cela fait également varier la capacité du transducteur.
Par conséquent, la capacité C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Ici - L1 et L2 indiquent la longueur de la première et de la deuxième longueur des plaques.
W indique la largeur de la plaque
D indique la distance entre les plaques
Avantages
Le avantages du transducteur capacitif sont discutés ci-dessous. Elles sont
- Ces transducteurs offrent une impédance d'entrée élevée. La valeur des effets de chargement sera donc trop faible.
- La réponse en fréquence de ces transducteurs est extrêmement élevée.
- Ces transducteurs sont très sensibles.
- Ceux-ci consomment peu d'énergie pour fonctionner. Ainsi, ces transducteurs sont appelés dispositifs à faible consommation d'énergie.
- Une haute résolution peut être possible en utilisant ces transducteurs.
Désavantages
Il y a un peu inconvénients d'un transducteur capacitif sont énumérés ci-dessous. Elles sont
- Il a une impédance de sortie élevée. En raison de cette valeur d'impédance de sortie élevée, un circuit compliqué est nécessaire pour mesurer la sortie. Et le circuit de sortie doit être puissant pour maintenir cette valeur immense de sortie élevée.
- Ces transducteurs présentent des comportements non linéaires dus aux effets de bord.
- Ceux-ci dépendent de la température. La valeur de température externe peut affecter cette valeur de capacité du transducteur.
Applications
Les applications du transducteur capacitif sont
- Ce transducteur a une large gamme d'applications pour déterminer les quantités telles que la température, le déplacement et la pression, etc. Les applications des transducteurs capacitifs sont énumérées ci-dessous.
- Ces transducteurs trouvent des applications dans le domaine du déplacement linéaire et angulaire avec le facteur de sensibilité.
- L'une des meilleures applications de ce transducteur est de trouver le niveau d'humidité. Lorsque la valeur d'humidité change, la valeur de capacité de ce transducteur change également. Par cette valeur, nous pouvons mesurer le changement d'humidité.
- Le transducteur de pression à capacité variable est applicable pour trouver les variations de pression en utilisant la capacité variable.
Ainsi, capacitif transducteurs sont utiles pour convertir une forme d'énergie en une autre forme d'énergie en prenant le changement de valeur de capacité. Ce sont les transducteurs passifs car cela nécessite une alimentation externe pour les faire fonctionner. Et à l'aide de ces transducteurs, nous pouvons mesurer la pression, la température et le déplacement, etc.
