Capacitive pressure sensor adalah alat pengukur tekanan, yang mengubah tekanan yang diterapkan menjadi sinyal arus, Seperti 4-20mA. Transduser tekanan kapasitif digunakan dalam banyak aplikasi kontrol dan pemantauan, seperti aliran, kecepatan udara, ketinggian, sistem pompa, atau ketinggian.
Baca Juga : Prinsip Kerja dan Aplikasi Pressure Sensor
Prinsip kerja capacitive pressure sensor
Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor paralel yang dipisahkan oleh celah kecil. Kapasitansi ditentukan oleh:
C = eroA/d
- er adalah konstanta dielektrik bahan, di antara pelat (ini adalah 1 untuk ruang hampa udara)
- e0 adalah konstanta listrik, (sama dengan 8,854×1012 F/m)
- A adalah luas pelat
- d adalah jarak antara pelat
Mengubah salah satu variabel akan menyebabkan perubahan yang sesuai pada kapasitansi. Yang paling mudah dikendalikan adalah jaraknya. Hal ini bisa dilakukan dengan membuat salah satu atau kedua pelat menjadi diafragma yang dibelokkan oleh perubahan tekanan. Biasanya, satu elektroda adalah diafragma yang sensitif terhadap tekanan dan elektroda lainnya tetap. Contoh sensor tekanan kapasitif ditunjukkan di bawah ini:
Cara mudah untuk mengukur perubahan kapasitansi adalah dengan menjadikannya bagian dari rangkaian yang disetel, biasanya terdiri dari sensor kapasitif ditambah induktor. Hal ini dapat mengubah frekuensi osilator atau kopling AC dari rangkaian resonansi.
Baca Juga : Cara Menentukan Pressure Gauge
Konstruksi Capacitive Pressure Sensor
Diafragma dapat dibuat dari berbagai macam bahan, seperti plastik, kaca, silikon atau keramik, agar sesuai dengan aplikasi yang berbeda-beda. Kapasitansi sensor biasanya sekitar 50 hingga 100 pF, dengan perubahan beberapa picofarad. Kekakuan dan kekuatan bahan dapat dipilih untuk memberikan berbagai sensitivitas dan tekanan operasi. Untuk mendapatkan sinyal yang besar, sensor tekanan mungkin perlu berukuran cukup besar, yang dapat membatasi rentang frekuensi operasi. Namun demikian, diafragma yang lebih kecil lebih sensitif dan memiliki waktu respons yang lebih cepat.
Diafragma tipis yang besar mungkin sensitif terhadap kebisingan dari getaran (bagaimanapun juga, prinsip dasar yang sama digunakan untuk membuat mikrofon kondensor) khususnya pada tekanan rendah. Diafragma yang lebih tebal digunakan pada sensor tekanan tinggi dan untuk memastikan kekuatan mekanis. Sensor dengan tekanan skala penuh hingga 5.000 psi dapat dengan mudah dibuat dengan mengontrol ketebalan diafragma.
Sirkuit seperti diagram di atas menerapkan arus konstan ke jembatan. Sinyal output kemudian diperkuat dan diterapkan ke input sistem pengukuran. Jika aplikasi Anda didasarkan pada pengontrol mikro, sinyal dapat dihubungkan ke pin input ADC. Jika tidak, ada banyak ADC mandiri dengan output digital yang dapat digunakan sebagai alternatif.
Ujung depan analog (AFE) mungkin juga perlu memungkinkan penyediaan tegangan offset, kompensasi suhu, dan rentang. Jika Anda mencari solusi yang lebih sederhana, banyak produsen yang menyediakan sensor diferensial yang terintegrasi penuh. Sebagai contoh, beberapa mungkin menyertakan sirkuit kompensasi suhu bersama dengan dua tahap amplifikasi, sehingga memungkinkannya untuk dihubungkan dengan mudah ke input ADC pengontrol mikro.
Baca Juga : Definisi dan Jenis Pressure Sensor
Keuntungan dari capacitive pressure sensor
Berikut ini adalah keuntungan dari Capacitive pressure sensor:
- Dapat digunakan untuk mendeteksi target non-logam.
- Dapat juga mendeteksi melalui wadah jenis tertentu.
- Konstruksi yang sederhana dan dapat disesuaikan.
- Dapat mendeteksi target padat dan cairan.
- Biaya lebih rendah.
- Memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan dapat beroperasi dengan kekuatan yang kecil.
- Dapat digunakan untuk pengukuran gaya, tekanan dan kelembaban, dll.
- Memiliki resolusi yang sangat baik (serendah 0,003 mm) dan respons frekuensi.
- Sensitivitas tinggi: Sensor tekanan kapasitif dapat mendeteksi perubahan tekanan yang sangat kecil karena sensitivitasnya yang tinggi.
- Kisaran tekanan yang luas: Sensor ini dapat mengukur berbagai macam tekanan, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi.
- Konsumsi daya rendah: Sensor tekanan kapasitif memerlukan daya minimal untuk beroperasi, yang menguntungkan pada perangkat bertenaga baterai.
- Ketahanan terhadap lingkungan yang keras: Sensor ini tahan terhadap suhu tinggi, kelembapan, dan lingkungan korosif.
Baca Juga : Sensor tekanan pneumatik dan hidrolik
Kekurangan dari capacitive pressure sensor
Berikut ini adalah kelemahan capacitive pressure sensor:
- Sensor ini sangat peka terhadap perubahan kondisi lingkungan, seperti suhu, kelembapan, dll. Hal ini akan mempengaruhi kinerja.
Pengukuran kapasitansi sulit dilakukan dibandingkan dengan pengukuran resistansi. - Sensor jarak kapasitif tidak begitu akurat dibandingkan dengan jenis sensor induktif.
Baca Juga : Jangkauan dan Akurasi Sensor Tekanan
Aplikasi capacitive pressure sensor
Sensor tekanan kapasitif dapat digunakan dalam berbagai industri, seperti:
- Otomotif: Sensor ini digunakan untuk memantau tekanan ban, ketinggian bahan bakar, dan tekanan oli mesin.
- Medis: Dalam pemantauan tekanan darah, ventilator, dan pompa infus.
- Penerbangan: Untuk mengukur ketinggian, tekanan kabin, dan tekanan oli mesin.
- Industri: Untuk kontrol proses, deteksi kebocoran, dan sistem hidrolik.
Baca Juga : Prinsip Kerja, Jenis, dan Kelebihan Digital Pressure Sensor
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Prinsip Kerja, Kelebihan, dan Kekurangan Capacitive Pressure Sensor” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Capacitive pressure sensor adalah alat pengukur tekanan, yang mengubah tekanan yang diterapkan menjadi sinyal arus, Seperti 4-20mA. Transduser tekanan kapasitif digunakan dalam banyak aplikasi kontrol dan pemantauan, seperti aliran, kecepatan udara, ketinggian, sistem pompa, atau ketinggian.
- Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor paralel yang dipisahkan oleh celah kecil, Mengubah salah satu variabel akan menyebabkan perubahan yang sesuai pada kapasitansi. Yang paling mudah dikendalikan adalah jaraknya.
- Kapasitansi sensor biasanya sekitar 50 hingga 100 pF, dengan perubahan beberapa picofarad. Kekakuan dan kekuatan bahan dapat dipilih untuk memberikan berbagai sensitivitas dan tekanan operasi. Untuk mendapatkan sinyal yang besar, sensor tekanan mungkin perlu berukuran cukup besar, yang dapat membatasi rentang frekuensi operasi.
Referensi : www.pressuresensors.net | www.rfwireless-world.com
