Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

Mikrosenzory a mikromechanické systémy 476 Kapacitní senzory6.1 Obecné vlastnostiZákladem kapacitního snímače je dvou nebo několika elektrodový systém s parametryměnícími se působením měřené neelektrické veličiny. Pro kapacitu jednoduchého rovinnéhokondenzátoru platí:εrC . .S 0ε= , ( 6.1 )dkde S je plocha elektrod, d vzdálenost elektrod, ε 0 permitivita vakua a ε r relativní permitivita.Z rovnice vyplývá, že změnu kapacity lze způsob změnou plochy elektrod S, vzdálenostielektrod d nebo změnou relativní permitivity ε r :Změna vzdálenosti elektrod (změna d) - Nejjednodušším typem kapacitního snímače jejednoduchý deskový kapacitor s proměnnou mezerou mezi deskami. Za předpokladu, žeS = konstanta a ε r = konstanta platí při změně vzdálenosti elektrod o vzdálenost ∆d prokapacitu vztah:Cpotom platí:Sd + ∆d1= ε0.εr.= ε0.εr.C11=C ∆d1+dSd1( 6.2 )( 6.3 )Charakteristika je nelineární.Změna plochy elektrod (∆S) – je dalším jednoduchým principem kapacitních snímačů.Za předpokladu, že d = konstanta, ε r = konstanta a plocha překrývajících se elektrod jeobdélníková o stranách b a l (viz. Obrázek 6.1), přičemž ploch b = konstanta, lze prokapacitu snímače napsat vztah:ε .r. b.lC 0εd= ( 6.4 )Největší kapacitu c max získáme při plném překrytí elektrod l max a platí:C =Clmaxl max( 6.5 )Charakteristika senzoru je lineární (viz. Obrázek 6.2). Při parazitním vlivu vzdálenostielektrod o vzdálenost ∆d platí:CC=ll1.∆d1−d( 6.6 )max max∆dPři malé změně vzdálenosti elektrod, kdy