Kapacitivni tlačni senzor je sestavljen iz dveh gibljivih delov (elastična kovinska membrana), dveh fiksnih delov (kovinska prevleka na konkavnem steklu na zgornji in spodnji elastični membrani), izhodnih priključkov in ohišja itd. Med gibljivo ploščo in obema fiksnima ploščama sta oblikovana dva zaporedno vezana kondenzatorja. Ko vhodni tlak deluje na elastično membrano, elastična membrana povzroči premik, ki mora pri enem fiksnem delu zmanjšati razdaljo, pri drugem pa jo povečati (to je mogoče prikazati s kosom papirja). Razdalja med dvema kovinskima elektrodama je eden pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na kapacitivnost; z naraščajočo razdaljo se kapacitivnost zmanjšuje, z zmanjševanjem razdalje se kapacitivnost povečuje. Takšna struktura se imenuje diferencialna struktura, pri kateri se parametri dveh senzorjev zaradi izmerjene količine spremenijo za enako, vendar nasprotno vrednost.
Če je elastična membrana nameščena med stranskim tlakom in atmosferskim tlakom (zgornja votlina elastične membrane je atmosferska), se izmerjeni tlak izračuna kot tabela; če je elastična membrana nameščena med stranskim tlakom in vakuumom (zgornja votlina elastične membrane prehaja skozi vakuum), se izmeri absolutni tlak. Kapaciteta kondenzatorja je sorazmerna z dielektrikom in njegovo relativno efektivno površino med ploščama kondenzatorja ter obratno sorazmerna z razdaljo med ploščama, to je C=εA/D, kjer je ε dielektrična konstanta dielektrika, A je relativna efektivna površina med kovinskima elektrodama, D pa je razdalja med kovinskima elektrodama. Iz te relacije je razvidno, da se bo kapacitivnost spreminjala s spreminjajočim se parametrom, če se dva parametra ne spremenita, drugi parameter pa se uporabi kot spremenljivka.
S kapacitivnim senzorjem tlaka se uporablja veliko vrst merilnih vezij. Vzemimo za primer mostično vezje, ki ponazarja princip delovanja merilnega vezja diferencialnega senzorja kapacitivnosti. Ker je kapacitivnost parameter izmeničnega toka, most vzbuja izmenični tok preko transformatorja. Transformator, ki ima dve tuljavi in kapacitivnost mostu, ko ni vhodnega tlaka, predstavlja most v ravnovesju in dve vrednosti kapacitivnosti sta enaki C0. Ko je pod vplivom tlaka ena vrednost kapacitivnosti C0 + delta C, druga vrednost kapacitivnosti C0 – delta C (delta C za zunanji tlak, ki ga povzroča sprememba kapacitivnosti), je most v neuravnoteženem stanju. Kjer je vrednost kapacitivnosti visoka, je visoka tudi napetost in med kondenzatorjema nastane napetostna razlika, iz katere most ustvari izhodno napetost U, ki predstavlja vhodni tlak.
Čas objave: 2. september 2022