Tụ kép là hệ tụ gồm các tụ đơn kết hợp với nhau các bản cực của tụ đơn thường đặt song song, trượt tịnh tiến hoặc quay quanh trục hoặc tâm.
Hình 2. 13Cảm biến tụ kép vi sai[3]
Tụ kép vi sai có khoảng cách giữa các bản cực biến thiên dịch chuyển thẳng như hình 2.12 a)
Hoặc có diện tích bản cực biến thiên dịch chuyển quay như theo hình 2.12 b Theo như hình 2.12 c tụ kép có sự dịch chuyển thẳng gồm ba bản cực. Bản cực động A1 dịch chuyển giữa hai bản cực cố định A2 và A3 tạo thành cùng với hai bản cực này hai tụ điện có điện dung C21 và C31 biến thiên ngược chiều nhau.
Do vậy, độ nhạy và độ tuyến tính của tụ kép vi sai cao hơn tụ đơn và lực tương hỗ giữa các bản cực triệt tiêu lẫn nhau do ngược chiều nhau.[3]
2.4 Mạch đo:
Mạch đo bao gồm toàn bộ thiết bị đo trong đó có cả cảm biến cho phép xác định giá trị cần đo trong những điều kiện tốt nhất có thể. Thông thường mạch đo dùng cảm biến điện dung là các mạch cầu không cân bằng cung cấp bằng dòng xoay chiều. Mạch đo cần thoả mãn các yêu cầu sau:
- Tổng trở đầu vào tức là tổng trở của đường chéo cầu phải thật lớn.
- Các dây dẫn phải được bọc kim loại để tránh ảnh hưởng của điện trường ngoài.
- Không được mắc các điện trở song song với cảm biến. - Chống ẩm tốt.
Theo như hình 2.13 a) là sơ đồ mạch cầu dùng cho cảm biến tụ kép vi sai với hai điện trở. Cung cấp cho mạch cầu là một máy phát tần số cao.
Theo như hình 2.13 b) đây là sơ đồ mạch mạch cầu biến áp với hai nhánh tụ điện.
Hình 2. 14 Mạch điện tử cầu và mạch cầu biến áp thường được dùngđể đo điện dung [3] được dùngđể đo điện dung [3]
Chƣơng 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO CẢM BIẾN DÒNG CHẢYDỰA TRÊN NGUYÊN LÝ TỤ ĐIỆN ĐỒNG PHẲNG KIỂU RĂNG LƢỢC
3.1 Giới thiệu chung.
Cảm biến dòng chảy dựa trên nguyên lý tụ đồng phẳng là một loại cảm biến thụ động hoạt động như một trở kháng.
Cảm biến thụ động thường được chế tạo từ một trở kháng có thông số chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thước hình học, tính chất điện của vật liệu chế tạo (như điện trở suất ƍ, độ từ thẩm µ, hằng số điện môi ɛ). Tác động của đại lượng đo có ảnh hưởng riêng biệt đến kích thước hình học, tính chất điện hoặc đồng thời cả hai.
Sự thay đổi thông số hình học của trở kháng gây ra do chuyển động của phần tử chuyển động hoặc phần tử biến dạng của cảm biến.
Trong các cảm biến có các phần tử chuyển động, mỗi vị trí của phần tử chuyển động sẽ ứng với một giá trị xác định của trở kháng cho nên đo trở kháng có thể xác định được vị trí của đối tượng.
Trong cảm biến có phần tử biến dạng, sự biến dạng của phần tử biến dạng dưới tác động của đại lượng cần đo (lực hoặc đại lượng gây ra lực) gây ra sự thay đổi của trở kháng cảm biến. Sự thay đổi trở kháng do biến dạng liên quan đến lực tác động, do đó liên quan tới đại lượng cần đo. Xác định trở kháng ta có thể xác định được đại lượng cần đo.
Sự thay đổi tính chất điện của cảm biến phụ thuộc vào bản chất của tính chất vật liệu làm trở kháng và yếu tố tác động (nhiệt độ, áp suất, hằng số điện môi, từ trường,…). Để chế tạo cảm biến người ta chọn sao cho tính chất điện của cảm biến chỉ nhạy với một trong các đại lượng vật lý trên, ảnh hưởng của các đại lượng khác là không đáng kể. Khi đó có thể thiết lập được sự phụ thuộc đơn trị giữa giá trị cần đo và giá trị trở kháng của cảm biến.
3.2 Thiết kế tụ điện đồng phẳng kiểu răng lƣợc
Cấu trúc cảm biến được nghiên cứu, tính toán và chế tạo trong đề tài cũng có cấu trúc dạng lược kiểu đan ngón tay. Được chế tạo bằng đồng gắn trên đế là bản mạch bằng nhựa phíp cách điện kích thước (800 x40 mm) . Mỗi lược có 4 răng hình chữ nhật đan vào nhau. Khoảng cách của các răng lược trên 2 bản cực là 0.15 mm. Cảm biến được gắn trực tiếp vào mạch điện tử đo dùng nguồn nuôi DC 9 vol; chân cổng ra được nối tới bộ dao động ký để khảo sát, phân tích dạng sóng khi cho dung dịch chất
lỏng dầu- nước chảy qua ống nhựa được đặt trên bề mặt của hai bản cực của cảm biến dòng chảy dựa trên nguyên lý tụ điện đồng phẳng kiểu răng lược.
3.2.2 Phác họa thiết kế
Cảm biến tụ điện dự định chế tạo sẽ có 4 răng lược đặt đan xen như kiểu đan ngón tay vào nhau tạo nên hai tụ diện kiểu luợc có cấu trúc giống nhau. Khoảng cách chiều ngang giữu các bản cực được chế tạo là 1.5mm.