Energi, kita tidak dapat menghancurkannya tetapi kita dapat mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Dalam beberapa situasi, kita perlu mengambil bantuan dari satu bentuk energi untuk mengubahnya menjadi bentuk lain. Sehingga proses konversi energi dapat dilakukan dengan menggunakan “ Transduser '. Ada berbagai jenis transduser seperti transduser tekanan, piezoelektrik transduser, transduser ultrasonik, transduser suhu, transduser kapasitif, dll. Pada artikel ini, kita akan mengetahui tentang apa itu transduser kapasitif, prinsip kerjanya, diagram rangkaian, jenis, dan aplikasinya, kelebihan, dan kekurangannya.
Apa itu Transduser Kapasitif?
Transduser dikategorikan menjadi dua jenis seperti transduser aktif dan transduser pasif. Transduser aktif adalah salah satu jenis transduser yang tidak memerlukan daya apa pun untuk pengoperasiannya. Sedangkan transduser pasif membutuhkan daya eksternal untuk operasinya dalam proses konversi energi. Transduser ini termasuk dalam transduser pasif.
Definisi transduser kapasitif adalah untuk mengukur perpindahan (seberapa jauh jarak yang dicakupnya), tekanan dan beberapa besaran fisik lainnya, transduser ini lebih disukai. Dalam transduser ini, kapasitansi antar pelat bervariasi karena jarak antar pelat, tumpang tindih pelat, karena perubahan media dielektrik, dll.
Prinsip Kerja Transduser Kapasitif
Diagram di atas menunjukkan transduser kapasitif. Itu prinsip kerja transduser kapasitif adalah kapasitansi variabel. Sesuai strukturnya, ini memiliki dua pelat logam paralel yang menjaga jarak di antara keduanya. Di antara mereka, media dielektrik (seperti udara) dapat diisi. Jadi, jarak antara kedua pelat logam dan posisi pelat dapat mengubah kapasitansi. Jadi, kapasitansi variabel adalah prinsip dari transduser ini. Perbedaan mendasar antara kapasitor normal dan transduser kapasitif adalah, kapasitor piring konstan dalam keadaan normal kapasitor dimana transduser ini, pelat kapasitor adalah kondisi yang dapat digerakkan.
kapasitif-transduser
Kapasitansi kapasitor variabel dapat diukur dengan rumus ini.
Formula-transduser kapasitif
Dalam rumus ini:
C menunjukkan kapasitansi dari variabel kapasitansi
εo menunjukkan permitivitas ruang kosong
εr menunjukkan permitivitas relatif
A menunjukkan luas pelat
D menunjukkan jarak antar pelat
Jadi menurut rumus, nilai kapasitansi variabel tergantung pada empat parameter penting. Mereka adalah jarak antara pelat kapasitor variabel, menempati area pelat, permitivitas ruang bebas, permitivitas relatif, dan bahan dielektrik. Parameter ini dapat memvariasikan nilai kapasitansi kapasitor variabel.
- Perubahan konstanta dielektrik dapat memvariasikan kapasitansi transduser ini.
- Luas pelat transduser ini dapat mengubah nilai kapasitansinya.
- Jarak antara pelat dapat memvariasikan nilai kapasitansi transduser. Metode ini banyak digunakan. Dalam metode ini, media dielektrik dan luas pelat dijaga konstan. Ketika pelat bergerak maka jaraknya bervariasi dan ini menghasilkan perubahan kapasitansi transduser kapasitif.
Ketiga metode di atas digunakan untuk mengubah nilai kapasitansi transduser ini.
Diagram Sirkuit Kapasitif
Diagram rangkaian di atas menunjukkan diagram rangkaian ekivalen dari transduser kapasitif. Perbedaan antara kapasitor variabel dengan kapasitor normal adalah, kapasitansi variabel kapasitor bervariasi sedangkan pada kapasitor normal nilai kapasitansinya tetap & tidak dapat diubah.
diagram sirkuit-transduser kapasitif
Jenis Transduser Kapasitif
Menurut struktur transduser kapasitif, ada empat jenis yang dibahas di bawah ini. Mereka
- Kapasitansi pelat paralel dengan pelat persegi panjang.
- Transduser kapasitor silinder.
- Pelat paralel setengah lingkaran.
- Perubahan dielektrik antara pelat paralel.
Kapasitansi Plat Paralel dengan Pelat Persegi Panjang
Ini juga disebut transduser kapasitif tipe datar. Dalam jenis transduser ini, satu pelat diperbaiki dan pelat lainnya dapat dipindahkan. Dengan variasi ini, jarak d atau area A dapat divariasikan. Ini menghasilkan nilai kapasitansi transduser ini.
transduser kapasitif tipe datar
Jika luas A bervariasi dan nilai kapasitansi C adalah ketika pelat memiliki jarak x, maka
C = ε (A-wx) / d
Transduser Kapasitif Silinder
silinder-kapasitif-transduser
Mengingat panjang silinder harus L, maka kapasitansi
persamaan-silinder-kapasitif
Transduser Kapasitif Semi Edaran
Jenis ini akan memberikan nilai kapasitansi tertinggi ketika dua pelat kapasitif saling tumpang tindih. Ini lebih disukai ketika rangkaian membutuhkan kapasitansi maksimum.
diagram lingkaran-paralel-pelat
Dalam transduser kapasitif jenis ini, area L = πr ^ 2/2 dan kapasitansi C = ε πr ^ 2 / 2d
Perubahan Medium Dielektrik antara Pelat Paralel
Ketika media dielektrik bervariasi antara dua pelat paralel transduser ini, itu juga memvariasikan kapasitansi transduser.
Oleh karena itu kapasitansi C = εo (ε1 * L1 * w + ε2 * L2 * w) / d
Di sini - L1 dan L2 menunjukkan panjang pelat ke-1 dan ke-2.
W menunjukkan lebar pelat
D menunjukkan jarak antar pelat
Keuntungan
Itu keuntungan transduser kapasitif dibahas di bawah. Mereka
- Transduser ini menawarkan impedansi masukan yang tinggi. Jadi nilai efek pemuatan akan terlalu rendah.
- Respons frekuensi transduser ini sangat tinggi.
- Transduser ini sangat sensitif.
- Ini memakan daya rendah untuk beroperasi. Jadi, transduser ini disebut perangkat yang mengkonsumsi daya rendah.
- Resolusi tinggi dapat dilakukan dengan menggunakan transduser ini.
Kekurangan
Ada beberapa kerugian dari transduser kapasitif tercantum di bawah ini. Mereka
- Ini memiliki impedansi keluaran yang tinggi. Karena nilai impedansi keluaran yang tinggi ini, diperlukan rangkaian yang rumit untuk mengukur keluaran. Dan rangkaian keluaran harus kuat untuk mempertahankan nilai keluaran yang tinggi ini.
- Transduser ini menunjukkan perilaku non-linier karena efek tepi.
- Ini tergantung suhu. Nilai suhu eksternal dapat mempengaruhi nilai kapasitansi transduser ini.
Aplikasi
Aplikasi transduser kapasitif adalah
- Transduser ini memiliki berbagai aplikasi dalam menentukan besaran seperti suhu, perpindahan, dan tekanan, dll. Aplikasi transduser kapasitif tercantum di bawah ini.
- Transduser ini memiliki aplikasi di bidang perpindahan linier dan sudut dengan faktor sensitivitas.
- Salah satu aplikasi terbaik transduser ini adalah menemukan tingkat kelembapan. Karena nilai kelembaban berubah, nilai kapasitansi transduser ini juga berubah. Dengan nilai ini, kita bisa mengukur perubahan kelembapan.
- Transduser tekanan kapasitansi variabel dapat digunakan untuk mencari variasi tekanan dengan menggunakan kapasitansi variabel.
Jadi, kapasitif transduser berguna untuk mengubah satu bentuk energi menjadi energi lain dengan mengambil perubahan nilai kapasitansi. Ini adalah transduser pasif karena memerlukan daya eksternal untuk mengoperasikannya. Dan dengan bantuan transduser ini, kita dapat mengukur tekanan, suhu, perpindahan, dll.
