El sensor de presión capacitivo se compone de dos piezas móviles (diafragma elástico metálico), dos piezas fijas (recubrimiento metálico sobre vidrio cóncavo en las superficies superior e inferior del diafragma elástico), terminales de salida y carcasa, entre otros componentes. Dos capacitores en serie se forman entre la placa móvil y las dos placas fijas. Cuando la presión de entrada actúa sobre el diafragma elástico, este se desplaza, disminuyendo la distancia con una de las piezas fijas y aumentando la distancia con la otra (esto se puede demostrar con un trozo de papel). La distancia entre los dos electrodos metálicos es uno de los factores importantes que afectan la capacitancia: a mayor distancia, menor capacitancia; a menor distancia, mayor capacitancia. Este tipo de estructura se denomina estructura diferencial, en la que los parámetros de los dos elementos sensores cambian en la misma magnitud pero en sentido opuesto debido a la magnitud medida.
Si el diafragma elástico se coloca entre la presión lateral y la presión atmosférica (la cavidad superior del diafragma elástico es atmosférica), la presión medida es la tabla; si el diafragma elástico se coloca entre la presión lateral y el vacío (la cavidad superior del diafragma elástico pasa a través del vacío), se mide la presión absoluta. La capacitancia del capacitor es proporcional al dieléctrico y su área efectiva relativa entre las dos placas del capacitor, e inversamente proporcional a la distancia entre las dos placas, es decir, C=ε A/ D, donde ε es la constante dieléctrica del dieléctrico, A es el área efectiva relativa entre los dos electrodos metálicos, D es la distancia entre los dos electrodos metálicos. De esta relación, se puede ver que cuando dos de los parámetros permanecen constantes y el otro parámetro se usa como variable, la capacitancia cambiará con el parámetro que cambia.
Existen diversos circuitos de medición que se utilizan con el sensor de presión capacitivo. Tomemos como ejemplo el circuito puente para ilustrar el principio de funcionamiento del circuito de medición del sensor diferencial de capacitancia. Dado que la capacitancia es un parámetro de CA, el puente se excita mediante CA a través de un transformador. El transformador conecta dos bobinas y un puente con capacitancia. Cuando no hay presión de entrada, el puente está en equilibrio y los dos valores de capacitancia son iguales a C0. Cuando hay presión, uno de los valores de capacitancia es C0 + delta C, y el otro es C0 – delta C (delta C representa la variación de capacitancia causada por la presión externa). En este caso, el puente está desequilibrado. Cuando el valor de capacitancia es alto, el voltaje también es alto, y se genera una diferencia de voltaje entre los dos condensadores. A partir de esta diferencia, el puente genera una salida de voltaje U que representa la presión de entrada.
Fecha de publicación: 2 de septiembre de 2022