Transduser Kapasitif : Jenis, Prinsip Kerja, Diagram Rangkaian dan Aplikasinya
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. Jadi proses konversi energi dapat dilakukan dengan menggunakan "Transduser".
Ada berbagai jenis transduser seperti transduser kapasitif, transduser tekanan, transduser piezoelektrik, transduser listrik, transduser induktif, transduser resistif, transduser suara, dll. Pada artikel ini, kita akan pelajari apa itu transduser kapasitif, prinsip kerjanya, diagram rangkaian, jenis, dan aplikasi, kelebihan, dan kekurangannya.
Pengertian dari transduser kapasitif adalah untuk mengukur perpindahan (seberapa jauh jaraknya), tekanan dan untuk beberapa kuantitas fisik lainnya, transduser ini lebih disukai. Dalam transduser ini, kapasitansi antara plat bervariasi karena jarak antara plat, tumpang tindih plat, karena perubahan media dielektrik, dll.
Jadi, jarak antara dua plat logam ini dan posisi plat dapat mengubah kapasitansi. Jadi, kapasitansi variabel adalah prinsip dari transduser ini. Perbedaan mendasar antara kapasitor normal dan transduser kapasitif adalah, plat kapasitor konstan pada kapasitor normal di mana transduser ini, plat kapasitor adalah kondisi bergerak.
Kapasitansi variabel kapasitor dapat diukur dengan rumus ini.
Dalam rumus ini:
C menunjukkan kapasitansi dari variabel kapasitansi
εo menunjukkan permitivitas ruang bebas
εr menunjukkan permitivitas relatif
A menunjukkan luas plat
D menunjukkan jarak antara plat
Jadi menurut rumus, nilai kapasitansi variabel tergantung pada empat parameter penting. Mereka adalah jarak antara plat variabel kapasitor, area pendudukan plat itu, permitivitas ruang bebas, permitivitas relatif dan material dielektrik. Parameter ini dapat memvariasikan nilai kapasitansi dari variabel kapasitor.
Jika area A bervariasi dan nilai kapasitansi C adalah ketika plat memiliki jarak x, maka
Mengingat panjang silinder adalah L, maka kapasitansi
Dalam transduser kapasitif jenis ini, area A = πr^2/2 dan kapasitansi C = ε πr ^2/2d
Oleh karena itu kapasitansi C = εo (ε1*L1*w + ε2*L2*w)/d
Di sini
L1 dan L2 menunjukkan panjang plat 1 dan 2.
W menunjukkan lebar plat
D menunjukkan jarak antara plat
Ada berbagai jenis transduser seperti transduser kapasitif, transduser tekanan, transduser piezoelektrik, transduser listrik, transduser induktif, transduser resistif, transduser suara, dll. Pada artikel ini, kita akan pelajari apa itu transduser kapasitif, prinsip kerjanya, diagram rangkaian, jenis, dan aplikasi, kelebihan, dan kekurangannya.
Apa itu Transduser Kapasitif?
Transduser dikategorikan ke dalam dua jenis seperti transduser aktif dan transduser pasif. Transduser aktif adalah salah satu jenis transduser yang tidak memerlukan daya apa pun untuk operasinya. Sedangkan transduser pasif membutuhkan daya eksternal untuk operasi mereka dalam proses konversi energi. Transduser ini berada di bawah transduser pasif.Pengertian dari transduser kapasitif adalah untuk mengukur perpindahan (seberapa jauh jaraknya), tekanan dan untuk beberapa kuantitas fisik lainnya, transduser ini lebih disukai. Dalam transduser ini, kapasitansi antara plat bervariasi karena jarak antara plat, tumpang tindih plat, karena perubahan media dielektrik, dll.
Prinsip Kerja Transduser Kapasitif
Diagram di atas menunjukkan transduser kapasitif. Prinsip kerja dari transduser kapasitif adalah variabel kapasitansi. Sesuai strukturnya, ini memiliki dua plat logam paralel yang menjaga jarak di antara keduanya. Di antara mereka, media dielektrik (seperti udara) dapat diisi.Jadi, jarak antara dua plat logam ini dan posisi plat dapat mengubah kapasitansi. Jadi, kapasitansi variabel adalah prinsip dari transduser ini. Perbedaan mendasar antara kapasitor normal dan transduser kapasitif adalah, plat kapasitor konstan pada kapasitor normal di mana transduser ini, plat kapasitor adalah kondisi bergerak.
Kapasitansi variabel kapasitor dapat diukur dengan rumus ini.
Dalam rumus ini:
C menunjukkan kapasitansi dari variabel kapasitansi
εo menunjukkan permitivitas ruang bebas
εr menunjukkan permitivitas relatif
A menunjukkan luas plat
D menunjukkan jarak antara plat
Jadi menurut rumus, nilai kapasitansi variabel tergantung pada empat parameter penting. Mereka adalah jarak antara plat variabel kapasitor, area pendudukan plat itu, permitivitas ruang bebas, permitivitas relatif dan material dielektrik. Parameter ini dapat memvariasikan nilai kapasitansi dari variabel kapasitor.
- Perubahan konstanta dielektrik dapat memvariasikan kapasitansi transduser ini.
- Luas plat transduser ini dapat memvariasikan nilai kapasitansinya.
- Jarak antara plat dapat memvariasikan nilai kapasitansi transduser. Metode ini banyak digunakan. Dalam metode ini, media dielektrik dan luas plat dijaga konstan. Ketika plat bergerak maka jaraknya bervariasi dan ini menghasilkan perubahan kapasitansi dari transduser kapasitif.
Diagram Rangkaian Transduser Kapasitif
Diagram rangkaian di bawah menunjukkan diagram rangkaian ekivalen dari kapasitif transduser. Perbedaan antara variabel kapasitor dan kapasitor normal adalah, kapasitansi variabel kapasitor bervariasi sedangkan dalam kapasitor normal, nilai kapasitansi adalah tetap & tidak dapat diubah.Jenis-jenis Transduser Kapasitif
Menurut struktur transduser kapasitif, mereka adalah empat jenis yang dibahas di bawah ini.- Kapasitansi plat paralel dengan plat persegi panjang.
- Transduser kapasitor silinder.
- Plat paralel setengah lingkaran.
- Merubah dielektrik antara plat paralel.
Kapasitansi Plat Paralel dengan Plat Persegi Panjang
Ini juga disebut jenis datar transduser kapasitif. Dalam jenis transduser ini, satu plat tetap dan plat lainnya dapat dipindahkan. Dengan variasi ini, jarak atau distance-d atau area-A dapat bervariasi. Ini menghasilkan nilai kapasitansi transduser ini.Jika area A bervariasi dan nilai kapasitansi C adalah ketika plat memiliki jarak x, maka
C = ε (A-wx) / d
Transduser Kapasitif Silinder
Mengingat panjang silinder adalah L, maka kapasitansi
Transduser Kapasitif Setengah Lingkaran
Jenis transduser kapasitif ini akan memberikan nilai kapasitansi tertinggi ketika kedua plat kapasitif saling tumpang tindih. Ini lebih disukai ketika rangkaian membutuhkan kapasitansi maksimum.Dalam transduser kapasitif jenis ini, area A = πr^2/2 dan kapasitansi C = ε πr ^2/2d
Merubah Medium Dielektrik antara Plat Paralel
Ketika medium dielektrik bervariasi antara dua plat 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 plat 1 dan 2.
W menunjukkan lebar plat
D menunjukkan jarak antara plat
Kelebihan Transduser Kapasitif
Kelebihan transduser kapasitif dibahas di bawah ini.- Transduser ini menawarkan impedansi input yang tinggi. Jadi nilai efek pemuatan akan terlalu rendah.
- Respons frekuensi transduser ini sangat tinggi.
- Transduser ini sangat sensitif.
- Ini menghabiskan daya rendah untuk beroperasi. Jadi, transduser ini disebut perangkat konsumsi daya rendah.
- Resolusi tinggi dapat dimungkinkan dengan menggunakan transduser ini.
Kekurangan Transduser Kapasitif
Ada beberapa kelemahan dari transduser kapasitif yaitu seperti yang tercantum di bawah ini.- Ini memiliki impedansi output yang tinggi. Karena nilai impedansi output tinggi ini, diperlukan rangkaian rumit untuk mengukur output. Dan rangkaian output harus kuat untuk mempertahankan nilai luar biasa output tinggi ini.
- Transduser ini menunjukkan perilaku non-linear karena efek tepi.
- Ini tergantung suhu. Nilai suhu eksternal dapat mempengaruhi nilai kapasitansi transduser ini.
Aplikasi Transduser Kapasitif
- Transduser ini memiliki berbagai aplikasi dalam menentukan jumlah seperti suhu, perpindahan, dan tekanan, dll. Aplikasi transduser kapasitif tercantum di bawah ini.
- Transduser ini memiliki aplikasi di bidang perpindahan linear dan sudut dengan faktor sensitivitas.
- Salah satu aplikasi terbaik transduser ini adalah untuk menemukan tingkat kelembaban. Karena nilai kelembaban berubah, nilai kapasitansi transduser ini juga berubah. Dengan nilai ini, kita bisa mengukur perubahan kelembaban.
- Transduser tekanan kapasitansi variabel berlaku untuk menemukan variasi tekanan dengan menggunakan kapasitansi variabel.