Năng lượng, chúng ta không thể phá hủy nó nhưng chúng ta có thể thay đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Trong một số tình huống, chúng ta cần trợ giúp từ một dạng năng lượng để thay đổi nó thành dạng khác. Vì vậy, quá trình chuyển đổi năng lượng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng “ Bộ biến đổi nguồn ”. Có nhiều loại đầu dò khác nhau như đầu dò áp suất, áp điện đầu dò, đầu dò siêu âm, đầu dò nhiệt độ, đầu dò điện dung,… Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về đầu dò điện dung là gì, nguyên lý hoạt động, sơ đồ mạch điện, các loại và ứng dụng, ưu nhược điểm của nó.
Đầu dò điện dung là gì?
Đầu dò được phân thành hai loại như đầu dò chủ động và đầu dò thụ động. Đầu dò hoạt động là một loại đầu dò không yêu cầu bất kỳ loại năng lượng nào cho hoạt động của chúng. Trong khi bộ chuyển đổi thụ động yêu cầu nguồn điện bên ngoài để hoạt động trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Các bộ chuyển đổi này đã thuộc bộ biến đổi thụ động.
Định nghĩa của đầu dò điện dung là để đo dịch chuyển (khoảng cách mà nó bao phủ), áp suất và một số đại lượng vật lý khác, những đầu dò này được ưu tiên sử dụng. Trong các bộ biến đổi này, điện dung giữa các bản rất khác nhau do khoảng cách giữa các bản, sự chồng lên nhau của các bản, do sự thay đổi môi trường điện môi, v.v.
Nguyên lý làm việc của đầu dò điện dung
Sơ đồ trên chỉ ra đầu dò điện dung. Các nguyên lý làm việc của đầu dò điện dung là điện dung thay đổi được. Theo cấu trúc của nó, chúng có hai tấm kim loại song song đang duy trì khoảng cách giữa chúng. Ở giữa chúng, môi trường điện môi (chẳng hạn như không khí) có thể được lấp đầy. Vậy khoảng cách giữa hai tấm kim loại này và vị trí của các tấm có thể thay đổi điện dung. Vì vậy, điện dung thay đổi là nguyên tắc của các bộ chuyển đổi này. Sự khác biệt cơ bản giữa tụ điện bình thường và đầu dò điện dung là, tụ điện các tấm không đổi trong bình thường tụ điện trong đó các đầu dò này, các tấm tụ điện là điều kiện có thể di chuyển được.
đầu dò điện dung
Điện dung của tụ điện thay đổi được có thể được đo bằng công thức này.
Công thức đầu dò điện dung
Trong công thức này:
C cho biết điện dung của tụ điện thay đổi được.
εo cho biết khả năng cho phép của không gian trống
εr cho biết khả năng cho phép tương đối
A cho biết diện tích của các tấm
D chỉ ra khoảng cách giữa các tấm
Vì vậy, theo công thức, giá trị điện dung thay đổi được phụ thuộc vào bốn tham số quan trọng. Chúng là khoảng cách giữa các bản của tụ điện thay đổi được, diện tích chiếm diện tích của các bản này, khả năng cho phép của không gian tự do, độ cho phép tương đối và vật liệu điện môi. Các thông số này có thể thay đổi giá trị điện dung của tụ điện thay đổi được.
- Sự thay đổi hằng số điện môi có thể làm thay đổi điện dung của đầu dò này.
- Diện tích các tấm của các đầu dò này có thể thay đổi giá trị điện dung của nó.
- Khoảng cách giữa các tấm có thể thay đổi giá trị điện dung của bộ chuyển đổi. Phương pháp này hầu hết được sử dụng. Trong phương pháp này, môi trường điện môi và diện tích của các tấm được giữ không đổi. Khi các tấm này di chuyển thì khoảng cách sẽ thay đổi và điều này dẫn đến sự thay đổi điện dung của đầu dò điện dung.
Ba phương pháp trên được sử dụng để thay đổi giá trị điện dung của đầu dò này.
Sơ đồ mạch điện dung
Sơ đồ mạch trên chỉ ra sơ đồ mạch tương đương của bộ biến đổi điện dung. Sự khác biệt giữa tụ điện thay đổi được với tụ điện bình thường là, điện dung của tụ điện thay đổi được trong khi ở tụ điện bình thường, giá trị điện dung là cố định và không thể thay đổi.
sơ đồ điện dung-đầu dò-mạch
Các loại đầu dò điện dung
Theo cấu trúc của đầu dò điện dung, chúng có bốn loại được thảo luận dưới đây. họ đang
- Điện dung bản song song với bản chữ nhật.
- Bộ chuyển đổi tụ điện hình trụ.
- Các tấm bình hành bán nguyệt.
- Sự thay đổi chất điện môi giữa các bản song song.
Điện dung tấm song song với tấm hình chữ nhật
Đây còn được gọi là loại đầu dò điện dung phẳng. Trong loại đầu dò này, một tấm được cố định và tấm kia có thể được di chuyển. Bằng sự thay đổi này, khoảng cách d hoặc diện tích A có thể thay đổi. Điều này dẫn đến giá trị điện dung của đầu dò này.
đầu dò điện dung loại phẳng
Nếu diện tích A thay đổi và giá trị điện dung C sẽ là khi các tấm có khoảng cách là x, thì
C = ε (A-wx) / d
Đầu dò điện dung hình trụ
hình trụ-điện dung-đầu dò
Coi chiều dài của hình trụ là L, thì điện dung
hình trụ-điện dung-phương trình
Đầu dò điện dung bán tròn
Loại này sẽ cung cấp giá trị điện dung cao nhất khi hai bản điện dung được đặt chồng lên nhau. Chúng thích hợp hơn khi mạch yêu cầu điện dung lớn nhất.
hình tròn-song song-tấm-sơ đồ
Trong đầu dò điện dung loại này, khu vực A = πr ^ 2/2 và điện dung C = ε πr ^ 2/2 ngày
Thay đổi môi trường điện môi giữa các tấm song song
Khi môi trường điện môi thay đổi giữa hai bản song song của bộ chuyển đổi này, thì điện dung của bộ chuyển đổi cũng thay đổi theo.
Do đó điện dung C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Ở đây - L1 và L2 là chỉ độ dài của chiều dài tấm thứ nhất và thứ hai.
W cho biết chiều rộng của tấm
D chỉ ra khoảng cách giữa các tấm
Ưu điểm
Các ưu điểm của đầu dò điện dung được thảo luận dưới đây. họ đang
- Các đầu dò này cung cấp trở kháng đầu vào cao. Vì vậy, giá trị hiệu ứng tải sẽ quá thấp.
- Đáp ứng tần số của các đầu dò này là rất cao.
- Các đầu dò này có độ nhạy cao.
- Đây là những tiêu thụ điện năng thấp để hoạt động. Vì vậy, những đầu dò này được gọi là thiết bị tiêu thụ điện năng thấp.
- Có thể có độ phân giải cao bằng cách sử dụng các đầu dò này.
Nhược điểm
Có một vài nhược điểm của đầu dò điện dung được liệt kê dưới đây. họ đang
- Nó có một trở kháng đầu ra cao. Do giá trị trở kháng đầu ra cao này, cần có một mạch phức tạp để đo đầu ra. Và mạch đầu ra cần phải mạnh mẽ để duy trì giá trị đầu ra cao này.
- Các đầu dò này thể hiện các hành vi phi tuyến tính do hiệu ứng cạnh.
- Chúng phụ thuộc vào nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ bên ngoài có thể ảnh hưởng đến giá trị điện dung của đầu dò này.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của đầu dò điện dung là
- Bộ chuyển đổi này có nhiều ứng dụng trong việc xác định các đại lượng như nhiệt độ, độ dịch chuyển và áp suất, v.v. Các ứng dụng của bộ chuyển đổi điện dung được liệt kê dưới đây.
- Các đầu dò này có ứng dụng trong lĩnh vực dịch chuyển tuyến tính và góc với hệ số độ nhạy.
- Một trong những ứng dụng tốt nhất của đầu dò này là tìm mức độ ẩm. Khi giá trị độ ẩm thay đổi, giá trị điện dung của đầu dò này cũng thay đổi. Bằng giá trị này, chúng ta có thể đo sự thay đổi của độ ẩm.
- Bộ chuyển đổi áp suất điện dung thay đổi được có thể áp dụng để tìm các biến đổi áp suất bằng cách sử dụng điện dung thay đổi.
Do đó, điện dung Bộ biến đổi nguồn rất hữu ích để chuyển đổi một dạng năng lượng này thành một dạng năng lượng khác bằng cách lấy sự thay đổi giá trị điện dung. Đây là những bộ chuyển đổi thụ động vì điều này đòi hỏi nguồn điện bên ngoài để vận hành chúng. Và với sự trợ giúp của các đầu dò này, chúng ta có thể đo áp suất, nhiệt độ và độ dịch chuyển, v.v.
