Ο χωρητικός αισθητήρας πίεσης αποτελείται από δύο κινούμενα κομμάτια (ελαστικό μεταλλικό διάφραγμα), δύο σταθερά κομμάτια (μεταλλική επίστρωση στο κοίλο γυαλί στο άνω και κάτω ελαστικό διάφραγμα), ακροδέκτες εξόδου και περίβλημα, κ.λπ. Δύο πυκνωτές σε σειρά σχηματίζονται μεταξύ της κινούμενης πλάκας και των δύο σταθερών πλακών. Όταν η πίεση εισόδου επενεργεί στο ελαστικό διάφραγμα, το ελαστικό διάφραγμα παράγει μετατόπιση, η οποία αναπόφευκτα μειώνει την απόσταση με το ένα σταθερό κομμάτι και αυξάνει την απόσταση με το άλλο σταθερό κομμάτι (μπορεί να αποδειχθεί με ένα κομμάτι χαρτί). Η απόσταση μεταξύ δύο μεταλλικών ηλεκτροδίων είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα, η απόσταση αυξάνεται, η χωρητικότητα μειώνεται, η απόσταση μειώνεται, η χωρητικότητα αυξάνεται. Αυτό το είδος δομής ονομάζεται διαφορική δομή στην οποία οι παράμετροι δύο αισθητήριων στοιχείων αλλάζουν κατά το ίδιο ποσό αλλά αντίθετα λόγω μιας μετρούμενης ποσότητας.
Εάν το ελαστικό διάφραγμα τοποθετηθεί μεταξύ της πλευρικής πίεσης και της ατμοσφαιρικής πίεσης (η άνω κοιλότητα του ελαστικού διαφράγματος είναι ατμοσφαιρική), η μετρούμενη πίεση είναι ο πίνακας. Εάν το ελαστικό διάφραγμα τοποθετηθεί μεταξύ της πλευρικής πίεσης και του κενού (η άνω κοιλότητα του ελαστικού διαφράγματος διέρχεται από το κενό), μετριέται η απόλυτη πίεση. Η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι ανάλογη με το διηλεκτρικό και τη σχετική ενεργό περιοχή του μεταξύ των δύο πλακών του πυκνωτή και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση μεταξύ των δύο πλακών, δηλαδή, C=ε A/ D, όπου ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού, A είναι η σχετική ενεργή περιοχή μεταξύ των δύο μεταλλικών ηλεκτροδίων, D είναι η απόσταση μεταξύ των δύο μεταλλικών ηλεκτροδίων. Από αυτή τη σχέση, μπορεί να φανεί ότι όταν δύο από τις παραμέτρους παραμένουν αμετάβλητες και η άλλη παράμετρος χρησιμοποιείται ως μεταβλητή, η χωρητικότητα θα αλλάξει με την αλλαγή της παραμέτρου.
Υπάρχουν πολλά είδη κυκλωμάτων μέτρησης που χρησιμοποιούνται με τον αισθητήρα χωρητικής πίεσης. Ας πάρουμε το κύκλωμα γέφυρας ως παράδειγμα για να δείξουμε την αρχή λειτουργίας του κυκλώματος μέτρησης διαφορικού αισθητήρα χωρητικότητας. Επειδή η χωρητικότητα είναι μια παράμετρος AC, η γέφυρα διεγείρεται από AC μέσω του μετασχηματιστή. Στον μετασχηματιστή δύο πηνία και χωρητικότητα μιας γέφυρας, όταν δεν υπάρχει πίεση εισόδου, μια γέφυρα είναι σε ισορροπία και δύο τιμές χωρητικότητας είναι ίσες με C0, όταν η επίδραση πίεσης, μία από την τιμή χωρητικότητας C0 + Δ C, μια άλλη τιμή χωρητικότητας C0 - Δ C (Δ C για εξωτερική πίεση που προκαλείται από τη μεταβολή της χωρητικότητας), είναι μια γέφυρα εκτός ισορροπίας. Όπου η τιμή χωρητικότητας είναι υψηλή, η τάση είναι επίσης υψηλή και δημιουργείται μια διαφορά τάσης μεταξύ των δύο πυκνωτών, από την οποία η γέφυρα παράγει μια τάση εξόδου U που αντιπροσωπεύει την πίεση εισόδου.
Ώρα δημοσίευσης: 02 Σεπτεμβρίου 2022