سنسور فشار خازنی به تجهیزاتی گفته می شود که با تشخیص دادن تغییرات در ظرفیت الکتریکی فشار را اندازه خواهد گرفت. خازن دارای دو صفحه رسانای موازی است که از طریق فاصله بسیار کوچکی از همدیگر جدا خواهند شد. اگر بخواهید ظرفیت خازن را بدست آورید باید از طریق معاملات مخصوص این فرایند را طی کنید.
در معامله با تغییر هر متغیر ظرفیت خازن نیز تغییر خواهد کرد. ساده ترین روش برای تغییر دادن ظرفیت خازن، تغییر فاصله میان صفحات آن است. شما می توانید این فرایند را ساختن چند صفحه دیافراگمی انجام دهید. توجه داشته باشید اگر فشار تغییر کند دیافراگم نیز منحرف خواهد شد و ظرفیت خازن نیز تغییر خواهد کرد. معمولا صفحات دیافراگم ثابت و یکی از آنها به نسبت فشار حساس است. این سنسور چگونه عمل می کند؟ طراحی این سنسور فشار خازنی چگونه است؟ با ما همراه باشید تا اطلاعات کاملتری در این مورد ارائه دهیم.
ساختار سنسور فشار خازنی چگونه است؟
دیافراگم برای موارد مختلفی به کار برده می شود و می توان آن را از سیلیکون، سرامیک، پلاستیک و شیشه تولید کرد. این سنسور ها معمولا ۵۰ تا ۱۰۰ پیکوفاراد ظرفیت دارند. شما در هنگام تهیه می توانید مقاومت این سنسور را به گونه ای انتخاب کنید که فشار و حساسیت های عملیاتی را فراهم نماید.
توجه داشته باشید برای اینکه بتوانید سیگنال بزرگی را دریافت کنید سنسور شما نیز باید به نسبت بزرگ باشد تا قادر به محدود کردن بازه فرکانس عملکرد شود. با این وجود دیافراگم هایی که ابعاد کوچکتری دارند زمان پاسخ دهی آنها سریع تر بوده و حساسیت های آن نیز بیشتر است. دیافراگم های نازک و بزرگ به نسبت نویز که از طریق لرزش به وجود می آید در فشار های پایینی حساس است. دیافراگم های ضخیم تر را برای مطمئن شدن از استحکام مکانیکی در سنسور هایی که فشار بالایی دارند استفاده خواهند شد. با کنترل کردن ضخامت دیافراگم می توانید سنسور با رنج فشار Psi 5000 را تولید کنید.
عملکرد سنسور فشار خازنی چگونه است؟
هنگامی که سنسور فشار خازنی را در مدار وابسته به فرکانس متصل کنید می توانید تغییراتی که در ظرفیت خازن رخ می دهد را اندازه بگیرید. در هر حالتی اگر خازن توسط فشار تغییر کند فرکانس رزونانسی نیز تغییر خواهد کرد. توجه داشته باشید که اسیلاتور به قطعه های الکترونیکی و منبع تغذیه نیازمند است. یک مدار LC قابلیت این را دارد که بدون منبع تغذیه استفاده گردد.
مواد بین صفحات امکان دارد که تحت تاثیر فشار یا دما قرار بگیرند و تغییر کنند و علاوه بر این می توانند منبعی از خطا شوند. با وجود فشار نفوذپذیری هوا و اکثر گاز ها افزایش خواهد یافت از این رو فرایند تغییر در ظرفیت های خازن افزایش داده می شود.
سنسور فشار مطلق، که میان صفحات آن وکیوم قرار گرفته است عملکرد ایده آلی خواهد داشت. می توان از طریق حالت لمسی یک سنسور خطی تولید کرد که در این سنسور دیافراگم با صفحات مختلفی در سراسر محدوده کاری خود در تماس است. طراحی این ساختار سبب سیگنال خروجی خطی تر خواهد شد. این سنسور استحکام بسیار زیادی دارد و می تواند با فشار مازاد بیش از حد مقابله کند. همین امر سبب می شود که آن برای محیط و مکان های صنعتی مناسب باشد. با این وجود، این ساختار با توجه به اصطکاک موجود میان این سطوح سبب به وجود آمدن هیسترزیس می شود.
طراحی سنسور فشار خازنی
با توجه به حداقل رساندن اثرات خازنی، این قطعات برای بهینه سازی و اندازه گیری سیگنال باید به عنصر حسگر نزدیک باشد. سنسورهای فشار خازنی را می توان در مدار های فرکانس بالا به عنوان یک تجهیز استفاده کرد. این سنسور ها برای اندازه گیری های بی سیم بسیار مناسب می باشند. برای تحریک مدار تنظیم شده می توان از آنتن های خارجی برای تامین کردن سیگنال استفاده کرد و تغییر در فرکانس رزونانسی را اندازه گرفت. همین امر سبب شده است که از این سنسور در دستگاه های پزشکی نیز استفاده شود.
کاربرد سنسور فشار خازنی چیست؟
همانطور که گفتیم این سنسور ها در مکان های بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد. این سنسور بیشتر برای اندازه گیری مایع در موتور های جت یا اندازه گیری فشار گاز، بدن انسان و لاستیک اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرد. اما این سنسور ها نیز به عنوان یک سنسور لمسی برای وسایل قابل پوشیدن یا اندازه گرفتن فشار های وارد شده به صفحه کلید یا سوئیچ به کار برد. سنسور فشار خازنی با توجه به سادگی مکانیکی خود تنوع بسیار بالایی دارند و از این رو می توانید آن را برای محیط های مختلفی استفاده کرد. شما می توانید برای اندازه گیری فشار های مطلق نیز از این سنسور های خازنی استفاده کنید.
سنسور فشار خازنی چه معایب و مزایایی دارد؟
این سنسور به نسبت سنسور های دیگر مزیت های بسیاری دارد. البته این سنسور های فشار خازنی می توانند بسیار کم مصرف شوند چرا که از حسگر این سنسور جریان DC عبور نخواهد کرد. هنگامی جریان قادر به عبور خواهد بود که یک سیگنال مدار مورد نظر را تحریک کند تا ظرفیت خازن اندازه‌گیری شود.
توجه داشته باشید که سنسور پسیو نیازی به منبع تغذیه نداشته همین ویژگی این سنسور را برای کاربرد با توان مصرفی کم از راه دور مناسب کرده است. سنسور فشار خازنی از نظر مکانیکی ظاهر ساده ای دارند. از این رو با خروجی بسیار قوی و پایدار ساخته خواهند شد. همین امر سبب شده است که بتوان سنسور فشار خازنی را در محیط های مختلفی استفاده کرد. معمولا این سنسور ها مقاومت بسیار خوبی در برابر فشار از خود نشان داده اند. این سنسور تکرارپذیری قائل قبولی داشته ک به نسبت تغییرات دما حساسیت چندانی از خود نشان نداده است.
سنسور های خازنی خروجی خطی ندارند البته این امر را می توان در تجهیزات لمسی کاهش داد اما در هر صورت امکان دارد هیسترزیس را افزایش دهد.
سخن آخر
همانطور که گفتیم سنسور فشار خازنی به تجهیزاتی گفته می شود را برای تغییر ظرفیت الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد و دارای دو صفحه رسانای است. شما می توانید در صورت وجود هر گونه سوال از طریق شماره های درج شده با ما تماس بگیرید. کارشناسان و تیم مجرب ما با وجود سابقه کاری طولانی مدت می توانند شما را به بهترین نحو همراهی کنند.