De vermogensverdringers zijn apparaten die worden gebruikt om kleine verplaatsingen te meten door veranderingen in capaciteit te detecteren. De uitgangsspanning van deze transducers is afhankelijk van verschillende parameters, waaronder de geometrie van de condensator en de toegepaste spanning. Dit artikel geeft een stapsgewijze handleiding voor het berekenen van de uitgangsspanning in dergelijke systemen.

De basisbeginselen begrijpen

Het kernprincipe van een capacitieve verplaatsingstransducer houdt een verandering in capaciteit in veroorzaakt door verplaatsing. Wanneer de verplaatsbare plaat verschuift, varieert de afstand tussen de platen, waardoor de capaciteit verandert. Deze verandering kan worden omgezet in een meetbaar spanningssignaal.

Berekenen van capaciteitsverandering

De capaciteit van een parallelle plaatcondensator wordt gegeven door:

C = ε0 * A / d

waarbij:

  • ε0 is de vergunning van vrije ruimte
  • A is het oppervlak van de platen
  • d is de afstand tussen de platen

De verplaatsing veroorzaakt een verandering in d, wat leidt tot een verandering in capaciteit (ΔC).

Converteren van capaciteitsverandering naar spanning

De transducer gebruikt meestal een oscillator of laadversterkercircuit. De verandering in capaciteit beïnvloedt de uitgangsspanning volgens de circuitconfiguratie. Voor een eenvoudige laadversterker kan de uitgangsspanning (]V out) worden berekend als:

V out = (Q / C) * R

waarbij:

  • Q is de lading die op de condensator wordt toegepast
  • R is de feedbackweerstand in het circuit

Eindberekeningen

1. Bepaal de initiële capaciteit (C0) op de referentiepositie.

2. Meet of bereken de verandering in capaciteit (ΔC) als gevolg van verplaatsing.

3. Gebruik de circuitparameters (Q en R) om de uitgangsspanning te vinden (V out).

Dit proces maakt het mogelijk om de verplaatsing nauwkeurig te meten door vermogensveranderingen in spanningssignalen te vertalen.