容量性および圧電センサーは圧力、加速および変位のような物理的量を測定するためにさまざまな企業で広く利用されています。彼らの原則を理解することは特定の適用のための適切なセンサーを選ぶことを助け、そして操作に関連する正確な計算を実行します。

容量性センサーの原則

容量性センサーは、2つの導電性プレート間の距離や誘電性特性の変化によって引き起こされる静電容量の変化に基づいて動作します。 物理的な量がこれらのプレートが誘電体材料を移動または変更する原因になると、その容量はそれに応じて変化します。

容量(C)は式を使用して計算されます。

C = バックスキャノン; A / d]

そこで、ε 誘電体材料の許認可である A はプレートの面積であり、 d はそれらの間の距離です。

圧電センサの原理

圧電センサは、機械的ストレスを被った際に電気チャージを発生させます。この特性は、圧電の結晶構造によるものです。これにより、適用された力や圧力に比例した電圧が生成されます。

応用力(F)と発生電圧(V)の関係は、次のように表現できます。

V = d * F

計算例

例1:静電センサー

容量性センサーは10 cmの2の区域、8.85 x 10の誘電率、-12のF/mのそしてプレート間の間隔は1つのmmから0.9 mmに変わります。容量の変化を計算して下さい。

初期容量:

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最終的なキャパシタンス:

C[final] = (8.85 x 10]-12]) * 0.0001 / 0.0009 = 9.83 x 10]] - 12F

容量の変更点: 9.83 x 10-12 - 8.85 x 10] - 12 = 0.98 x 10 - 12[

例2:圧電センサー

圧電センサは10Nの力が加えられた場合5Vの電圧を生成します。 力が15 Nに増加すると発生する電圧を見つけ、リニア動作を仮定します。

関係V = d * F を使用して、d を仮定すると定数:

V1] = d * 10 N = 5 V

d = 5 V / 10 N = 0.5 V / N

15 N のため:

V2] = 0.5 V / N * 15 N = 7.5 V