Kapacitní tlakový senzor se skládá ze dvou pohyblivých částí (elastická kovová membrána), dvou pevných částí (kovový povlak na konkávním skle na horní a dolní elastické membráně), výstupních svorek a pouzdra atd. Mezi pohyblivou deskou a dvěma pevnými deskami jsou vytvořeny dva sériové kondenzátory. Když vstupní tlak působí na elastickou membránu, elastická membrána vyvolá posun, který u jedné pevné části nutně zmenší vzdálenost a u druhé pevné části ji zvětší (lze demonstrovat na listu papíru). Vzdálenost mezi dvěma kovovými elektrodami je jedním z důležitých faktorů ovlivňujících kapacitu; s rostoucí vzdáleností se kapacita zmenšuje, s menší vzdáleností se kapacita zvyšuje. Tento typ struktury se nazývá diferenciální struktura, ve které se parametry dvou snímacích prvků mění stejně, ale opačně v důsledku měřené veličiny.
Pokud je elastická membrána umístěna mezi boční tlak a atmosférický tlak (horní dutina elastické membrány je atmosférický), měřený tlak je tabulka; pokud je elastická membrána umístěna mezi boční tlak a vakuum (horní dutina elastické membrány prochází vakuem), měří se absolutní tlak. Kapacita kondenzátoru je úměrná dielektriku a jeho relativní efektivní ploše mezi oběma deskami kondenzátoru a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi oběma deskami, tj. C=εA/D, kde ε je dielektrická konstanta dielektrika, A je relativní efektivní plocha mezi dvěma kovovými elektrodami, D je vzdálenost mezi oběma kovovými elektrodami. Z tohoto vztahu je patrné, že když dva z parametrů zůstanou nezměněny a druhý parametr se použije jako proměnná, kapacita se bude měnit se změnou parametru.
Existuje mnoho druhů měřicích obvodů používaných s kapacitním tlakovým senzorem. Vezměme si jako příklad můstkový obvod pro ilustraci principu měřicího obvodu kapacitního diferenciálního senzoru. Protože kapacita je střídavý parametr, můstek je buzen střídavým proudem přes transformátor. Transformátor, který má dvě cívky a kapacitu můstku, znamená, že když není vstupní tlak, můstek je v rovnováze a dvě hodnoty kapacity se rovnají C0. Pokud je pod vlivem tlaku jedna hodnota kapacity C0 + delta C, druhá hodnota kapacity C0 – delta C (delta C pro vnější tlak způsobený změnou kapacity), můstek je v nevyváženém stavu. Pokud je hodnota kapacity vysoká, je také vysoké napětí a mezi oběma kondenzátory vzniká rozdíl napětí, ze kterého můstek generuje výstupní napětí U, které představuje vstupní tlak.
Čas zveřejnění: 2. září 2022