कैपेसिटिव प्रेशर सेंसर का कार्य सिद्धांत और संरचना

कैपेसिटिव प्रेशर सेंसर दो गतिशील भागों (लचीली धातु डायाफ्राम), दो स्थिर भागों (ऊपरी और निचले लचीले डायाफ्राम पर अवतल कांच पर धातु की परत), आउटपुट टर्मिनल और हाउसिंग आदि से मिलकर बना होता है। गतिशील प्लेट और दोनों स्थिर प्लेटों के बीच दो श्रृंखला संधारित्र स्थापित होते हैं। जब इनटेक प्रेशर लचीले डायाफ्राम पर कार्य करता है, तो लचीला डायाफ्राम विस्थापन उत्पन्न करता है, जिससे एक स्थिर भाग से दूरी कम हो जाती है और दूसरे स्थिर भाग से दूरी बढ़ जाती है (इसे कागज के एक टुकड़े से दर्शाया जा सकता है)। दो धातु इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी धारिता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है; दूरी बढ़ने पर धारिता घटती है, और दूरी घटने पर धारिता बढ़ती है। इस प्रकार की संरचना को विभेदक संरचना कहा जाता है, जिसमें दो संवेदन तत्वों के पैरामीटर मापी गई मात्रा के कारण समान मात्रा में लेकिन विपरीत दिशा में परिवर्तित होते हैं।

यदि प्रत्यास्थ दाब को पार्श्व दाब और वायुमंडलीय दाब के बीच रखा जाता है (प्रत्यास्थ दाब का ऊपरी भाग वायुमंडलीय दाब से युक्त होता है), तो मापा गया दाब सारणीबद्ध दाब होता है; यदि प्रत्यास्थ दाब को पार्श्व दाब और निर्वात के बीच रखा जाता है (प्रत्यास्थ दाब का ऊपरी भाग निर्वात से युक्त होता है), तो निरपेक्ष दाब ​​मापा जाता है। संधारित्र की धारिता परावैद्युत पदार्थ और संधारित्र की दोनों प्लेटों के बीच उसके सापेक्ष प्रभावी क्षेत्रफल के समानुपाती होती है, और दोनों प्लेटों के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है, अर्थात् C=εA/D, जहाँ ε परावैद्युत पदार्थ का परावैद्युत स्थिरांक है, A दोनों धातु इलेक्ट्रोडों के बीच का सापेक्ष प्रभावी क्षेत्रफल है, और D दोनों धातु इलेक्ट्रोडों के बीच की दूरी है। इस संबंध से यह देखा जा सकता है कि जब दो मापदंड अपरिवर्तित रहते हैं और तीसरा मापदंड चर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो धारिता मापदंड के परिवर्तन के साथ परिवर्तित होगी।
कैपेसिटिव प्रेशर सेंसर के साथ कई प्रकार के मापन सर्किट उपयोग किए जाते हैं। कैपेसिटेंस डिफरेंशियल सेंसर मापन सर्किट के कार्य सिद्धांत को समझाने के लिए ब्रिज सर्किट का उदाहरण लेते हैं। चूंकि कैपेसिटेंस एक AC पैरामीटर है, इसलिए ब्रिज को ट्रांसफार्मर के माध्यम से AC द्वारा उत्तेजित किया जाता है। ट्रांसफार्मर की दो कॉइल और ब्रिज की कैपेसिटेंस, जब कोई इनलेट प्रेशर नहीं होता है, तो ब्रिज संतुलित अवस्था में होता है, और दोनों कैपेसिटेंस का मान C0 के बराबर होता है। प्रेशर के प्रभाव में, एक कैपेसिटेंस का मान C0 + डेल्टा C होता है, और दूसरे कैपेसिटेंस का मान C0 - डेल्टा C होता है (डेल्टा C बाहरी प्रेशर के कारण कैपेसिटेंस में होने वाले परिवर्तन को दर्शाता है)। ब्रिज असंतुलित हो जाता है। जहां कैपेसिटेंस का मान अधिक होता है, वहां वोल्टेज भी अधिक होता है, और दोनों कैपेसिटर के बीच वोल्टेज अंतर उत्पन्न होता है, जिससे ब्रिज एक वोल्टेज आउटपुट U उत्पन्न करता है जो इनटेक प्रेशर को दर्शाता है।