Kapasitif basınç sensörü, iki hareketli parçadan (elastik metal diyafram), iki sabit parçadan (üst ve alt elastik diyafram üzerindeki içbükey cam üzerindeki metal kaplama), çıkış terminallerinden ve gövdeden vb. oluşur. Hareketli plaka ile iki sabit plaka arasında iki seri kapasitör oluşur. Giriş basıncı elastik diyaframa etki ettiğinde, elastik diyafram yer değiştirir; bu da bir sabit parça ile olan mesafenin azalmasına ve diğer sabit parça ile olan mesafenin artmasına neden olur (bir kağıt parçasıyla gösterilebilir). İki metal elektrot arasındaki mesafe, kapasitansı etkileyen önemli faktörlerden biridir; mesafe arttıkça kapasitans azalır, mesafe azaldıkça kapasitans artar. Bu tür yapıya, ölçülen bir niceliğe bağlı olarak iki algılama elemanının parametrelerinin aynı miktarda ancak zıt yönde değiştiği diferansiyel yapı denir.
Eğer elastik diyafram yan basınç ile atmosfer basıncı arasına yerleştirilirse (elastik diyaframın üst boşluğu atmosfer basıncıdır), ölçülen basınç tabloda verilen değerdir; eğer elastik diyafram yan basınç ile vakum arasına yerleştirilirse (elastik diyaframın üst boşluğu vakumdan geçer), ölçülen basınç mutlak basınçtır. Kondansatörün kapasitesi, dielektrik malzemeye ve kondansatörün iki plakası arasındaki bağıl etkin alana doğru orantılı, iki plaka arasındaki mesafeye ise ters orantılıdır, yani C=ε A/ D, burada ε dielektriğin dielektrik sabiti, A iki metal elektrot arasındaki bağıl etkin alan ve D iki metal elektrot arasındaki mesafedir. Bu ilişkiden, iki parametre sabit kalırken diğer parametre değişken olarak kullanıldığında, kapasitenin değişen parametreyle birlikte değişeceği görülebilir.
Kapasitif basınç sensörü ile kullanılan birçok ölçüm devresi türü vardır. Kapasitif diferansiyel sensör ölçüm devresinin çalışma prensibini açıklamak için köprü devresini örnek olarak ele alalım. Kapasitans bir AC parametresi olduğundan, köprü transformatör aracılığıyla AC ile uyarılır. Transformatörün iki bobini ve köprünün kapasitansı, giriş basıncı olmadığında köprü dengededir ve iki kapasitans değeri C0'a eşittir. Basınç etkisi olduğunda, kapasitans değerlerinden biri C0 + deltaC, diğeri ise C0 – deltaC olur (deltaC, dış basınçtan kaynaklanan kapasitans değişimini ifade eder). Bu durumda köprü dengesizdir. Kapasitans değeri yüksek olduğunda, voltaj da yüksektir ve iki kapasitör arasında bir voltaj farkı oluşur. Köprü bu farktan giriş basıncını temsil eden bir voltaj çıkışı U üretir.
Yayın tarihi: 02 Eylül 2022