Energia, não podemos destruí-la, mas podemos mudar a energia de uma forma para outra. Em algumas situações, precisamos obter ajuda de uma forma de energia para transformá-la em outra. Portanto, o processo de conversão de energia pode ser feito usando “ Transdutores ”. Existem vários tipos de transdutores, como transdutores de pressão, piezoelétrico transdutores, transdutores ultrassônicos, transdutores de temperatura, transdutores capacitivos, etc. Neste artigo, vamos conhecer o que é um transdutor capacitivo, seu princípio de funcionamento, diagrama de circuito, tipos e suas aplicações, vantagens e desvantagens.

O que é um transdutor capacitivo?

Os transdutores são classificados em dois tipos, como transdutores ativos e transdutores passivos. Os transdutores ativos são um tipo de transdutor que não requer nenhum tipo de energia para seu funcionamento. Já o transdutor passivo requer alimentação externa para sua operação no processo de conversão de energia. Esses transdutores vêm sob transdutores passivos.

A definição do transdutor capacitivo é medir o deslocamento (a distância que ele cobre), a pressão e outras várias grandezas físicas, estes transdutores são preferidos. Nestes transdutores, a capacitância entre as placas é variada devido à distância entre as placas, sobreposição das placas, devido à mudança do meio dielétrico, etc.

Princípio de funcionamento do transdutor capacitivo

O diagrama acima indica o transdutor capacitivo. O princípio de funcionamento de um transdutor capacitivo é a capacitância variável. Quanto à sua estrutura, estas apresentam duas placas metálicas paralelas que mantêm a distância entre elas. Entre eles, o meio dielétrico (como o ar) pode ser preenchido. Portanto, a distância entre essas duas placas de metal e as posições das placas pode alterar a capacitância. Portanto, a capacitância variável é o princípio desses transdutores. A diferença básica entre os capacitores normais e os transdutores capacitivos é, o capacitor placas são constantes no normal capacitores em que esses transdutores, placas de capacitor são a condição móvel.

transdutor capacitivo

A capacitância do capacitor variável pode ser medida por esta fórmula.

Fórmula do transdutor capacitivo

Nesta fórmula:

C indica a capacitância da capacitância variável
εo indica a permissividade do espaço livre
εr indica a permissividade relativa
A indica a área das placas
D indica a distância entre as placas

“como funciona um relé de detecção de corrente ”

Portanto, de acordo com a fórmula, o valor da capacitância variável depende de quatro parâmetros importantes. Eles são a distância entre as placas do capacitor variável, área de ocupação das placas, permissividade do espaço livre, permissividade relativa e material dielétrico. Esses parâmetros podem variar o valor da capacitância do capacitor variável.

Mudança na constante dielétrica pode variar a capacitância deste transdutor.
A área das placas desses transdutores pode variar seu valor de capacitância.
A distância entre as placas pode variar o valor de capacitância dos transdutores. Este método é usado principalmente. Neste método, o meio dielétrico e a área das placas são mantidos constantes. Quando as placas estão se movendo, a distância é variada e isso resulta na mudança da capacitância do transdutor capacitivo.

Os três métodos acima são usados para alterar o valor da capacitância deste transdutor.

Diagrama de Circuito Capacitivo

O diagrama de circuito acima indica o diagrama de circuito equivalente de um transdutor capacitivo. A diferença entre o capacitor variável e o capacitor normal é que a capacitância do capacitor variável é variada, enquanto em um capacitor normal, o valor da capacitância é fixo e não pode ser alterado.

diagrama de circuito de transdutor capacitivo

Tipos de transdutor capacitivo

De acordo com a estrutura do transdutor capacitivo, eles são quatro tipos que são discutidos a seguir. Eles são

Capacitância de placa paralela com placas retangulares.
Transdutor de capacitor cilíndrico.
Placas paralelas semicirculares.
Mudança no dielétrico entre placas paralelas.

Capacitância de placa paralela com placas retangulares

Isso também é chamado de tipo plano de transdutor capacitivo. Nesse tipo de transdutor, uma placa é fixada e a outra pode ser movida. Por esta variação, a distância d ou área A pode ser variada. Isso resulta no valor de capacitância deste transdutor.

transdutor capacitivo tipo plano

Se a área A varia e o valor de capacitância C seria quando as placas estão tendo a distância de x, então

C = ε (A-wx) / d

Transdutor Capacitivo Cilíndrico

transdutor capacitivo cilíndrico

“princípio de funcionamento do motor elétrico ”

Considerando que o comprimento do cilindro deve ser L, então a capacitância

equação capacitiva cilíndrica

Transdutor Capacitivo Semicircular

Este tipo fornecerá o valor de capacitância mais alto quando as duas placas capacitivas forem sobrepostas uma à outra. Eles são preferíveis quando o circuito requer a capacitância máxima.

diagrama de placa circular paralela

Neste tipo de transdutor capacitivo, área A = πr ^ 2/2 e a capacitância C = ε πr ^ 2 / 2d

“o que é controlador de temperatura pid ”

Mudança no meio dielétrico entre placas paralelas

Quando o meio dielétrico varia entre as duas placas paralelas deste transdutor, isso também varia a capacitância do transdutor.

Portanto, capacitância C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d

Aqui - L1 e L2 estão indicando o comprimento do comprimento da 1ª e 2ª placas.

W indica a largura da placa

D indica a distância entre as placas

Vantagens

O vantagens do transdutor capacitivo são discutidos abaixo. Eles são

Esses transdutores oferecem alta impedância de entrada. Portanto, o valor dos efeitos de carregamento será muito baixo.
A resposta de frequência desses transdutores é extremamente alta.
Esses transdutores são altamente sensíveis.
Eles estão consumindo pouca energia para operar. Portanto, esses transdutores são chamados de dispositivos de baixo consumo de energia.
A alta resolução pode ser possível usando esses transdutores.

Desvantagens

Existem alguns desvantagens de um transdutor capacitivo estão listados abaixo. Eles são

Possui uma alta impedância de saída. Por causa desse alto valor de impedância de saída, um circuito complicado é necessário para medir a saída. E o circuito de saída precisa ser poderoso para manter esse valor imenso de alta saída.
Esses transdutores exibem comportamentos não lineares devido aos efeitos de borda.
Dependem da temperatura. O valor da temperatura externa pode afetar este valor de capacitância do transdutor.

Formulários

As aplicações do transdutor capacitivo são

Este transdutor tem uma ampla gama de aplicações na determinação de quantidades como temperatura, deslocamento e pressão, etc. As aplicações do transdutor capacitivo estão listadas abaixo.
Esses transdutores têm aplicações na área de deslocamento linear e angular com o fator de sensibilidade.
Uma das melhores aplicações desse transdutor é encontrar o nível de umidade. Conforme o valor da umidade muda, o valor da capacitância deste transdutor também muda. Por este valor, podemos medir a mudança na umidade.
O transdutor de pressão de capacitância variável é aplicável para encontrar as variações de pressão usando a capacitância variável.

Assim, capacitivo transdutores são úteis para converter uma forma de energia em outra forma de energia, tomando a mudança no valor da capacitância. Esses são os transdutores passivos, pois isso requer energia externa para operá-los. E com a ajuda desses transdutores, podemos medir a pressão, temperatura e deslocamento, etc.