Kapasitif Sensör Nedir? Kapasitif Sensör Resimleri - Kapasitif Sensör Hakkında Bilgi

**Prof. Dr. Sinsi** · 09-11-2012

KAPASİTİF SENSÖRLER

Kapasitif yaklaşım anahtarı, bir kapasitörün elektrik alanına yaklaşan cismin neden olduğu kapasite değişikliğini algılayan siviçtir

Bu durumda, elektromanyetik alan içine yaklaşan bir cismin yarattığı 0

1 pF dolaylarındaki çok küçük kapasite değişimleri uygun olan bir yöntemle değerlendirilmeli ve bir sayısal sinyale dönüştürülmelidir

Silikon diyafram bir kapasitif algılayıcıda basınçtan elektriğe dönüştürme işleminde kullanılabilir

Burada diyaframın yer değişimi referans plakasına (arka plaka) göre kapasitansta modülasyon meydana getirir

Bu dönüşüm özellikle düşük basınçlı algılayıcılar için etkilidir

Algılayıcının tamamının fabrikasyonu tek parça silikon kütleden yapılabilir, böylelikle çalışma kararlılığı maksimuma çıkartılabilir

Diyaframın tam aralık üzerinde %25 kapasitans üretecek şekilde tasarımlanması bu algılayıcılarının çıkışının doğrudan sayısal forma dönüştürülmesini kolay hale getirir

Bir piezo-rezistif diyaframın kenarlarında maksimum gerginlik olacak şekilde tasarımlanması gerekirken kapasitif diyafram orta kısmındaki yer değişiminden yararlanır

Bu diyaframlar diyaframın her iki kenarına yakın yerleştirilen mekanik durdurucular ile aşırı basınçlara karşı korunabilirler (örneğin bir fark basınç algılayıcısı)

Maalesef piezo-rezistif diyaframlarda aynı koruma metodu çalışma yer değişiminin küçük olmasından dolayı tamamen etkili olmamaktadır

Sonuç olarak piezo-rezistif algılayıcıların tipik delinme basınçları tam skala aralığının yaklaşık 10 katı olurken kapasitif algılayıcılar aşırı basınç durdurucuları veya sınırlayıcıları ile tam skala anma basıncının 1000 katına kadar dayanabilirler

Bu özellikle çok yüksek basınç palslerinin oluşabileceği düşük basınç uygulamalarında önemlidir

Bir basınç algılayıcısının tasarımı yapılırken iyi bir doğrusallık için diyaframın düzgünlüğünün korunması önemlidir

Geleneksel olarak bu algılayıcılar sadece kalınlıklarından çok daha az yer değişimleri için doğrusaldırlar

Doğrusal aralığı arttırmanın bir yolu mikro-makine teknolojisi ile diyafram üzerinde kıvrımlı ve dalgalı yollar yapmaktadır

Ek olarak kapasitörün paralel plaka aksiyonunu sürdürmesi için yüzeyi kabartmalı yapılır

Kıvrımların ve kabartmaların kombinasyonu tam skala da % 0,01’lik doğrusalsızlığa neden olmaktadır

Diyaframın diğer iki parça silikon arasında sandviç gibi yerleştirilmiştir

Üstteki silikon parça mekanik aşırı basınç durdurucu olarak görev yapar

Aşağıdaki silikon parçası ise CMOS devresini ve kapasitörün arka plakasını üzerinde taşır ve aynı zamanda diğer yönde aşırı basınç durdurucu olarak görev yapar

Algılayıcının tamamı şekil 4

11a’da görülmektedir

Düz diyaframların genel olarak aynı ölçü ve kalınlıktaki kıvrımlı diyaframlara göre daha duyarlı olduğu düşünülmektedir

Bununla beraber düzlem içindeki gerdirici streslerin varlığında kıvrımlar gerginliğin bir kısmını bırakma görevi yaparlar ve böylece daha iyi duyarlılık doğrusallık verirler

09-11-2012	#2
Prof. Dr. Sinsi	Kapasitif Sensör Nedir? Kapasitif Sensör Resimleri - Kapasitif Sensör Hakkında Bilgi KAPASİTİF SENSÖRLER Kapasitif yaklaşım anahtarı, bir kapasitörün elektrik alanına yaklaşan cismin neden olduğu kapasite değişikliğini algılayan siviçtir Bu durumda, elektromanyetik alan içine yaklaşan bir cismin yarattığı 01 pF dolaylarındaki çok küçük kapasite değişimleri uygun olan bir yöntemle değerlendirilmeli ve bir sayısal sinyale dönüştürülmelidir Silikon diyafram bir kapasitif algılayıcıda basınçtan elektriğe dönüştürme işleminde kullanılabilir Burada diyaframın yer değişimi referans plakasına (arka plaka) göre kapasitansta modülasyon meydana getirir Bu dönüşüm özellikle düşük basınçlı algılayıcılar için etkilidir Algılayıcının tamamının fabrikasyonu tek parça silikon kütleden yapılabilir, böylelikle çalışma kararlılığı maksimuma çıkartılabilir Diyaframın tam aralık üzerinde %25 kapasitans üretecek şekilde tasarımlanması bu algılayıcılarının çıkışının doğrudan sayısal forma dönüştürülmesini kolay hale getirir Bir piezo-rezistif diyaframın kenarlarında maksimum gerginlik olacak şekilde tasarımlanması gerekirken kapasitif diyafram orta kısmındaki yer değişiminden yararlanır Bu diyaframlar diyaframın her iki kenarına yakın yerleştirilen mekanik durdurucular ile aşırı basınçlara karşı korunabilirler (örneğin bir fark basınç algılayıcısı) Maalesef piezo-rezistif diyaframlarda aynı koruma metodu çalışma yer değişiminin küçük olmasından dolayı tamamen etkili olmamaktadır Sonuç olarak piezo-rezistif algılayıcıların tipik delinme basınçları tam skala aralığının yaklaşık 10 katı olurken kapasitif algılayıcılar aşırı basınç durdurucuları veya sınırlayıcıları ile tam skala anma basıncının 1000 katına kadar dayanabilirler Bu özellikle çok yüksek basınç palslerinin oluşabileceği düşük basınç uygulamalarında önemlidir Bir basınç algılayıcısının tasarımı yapılırken iyi bir doğrusallık için diyaframın düzgünlüğünün korunması önemlidir Geleneksel olarak bu algılayıcılar sadece kalınlıklarından çok daha az yer değişimleri için doğrusaldırlar Doğrusal aralığı arttırmanın bir yolu mikro-makine teknolojisi ile diyafram üzerinde kıvrımlı ve dalgalı yollar yapmaktadır Ek olarak kapasitörün paralel plaka aksiyonunu sürdürmesi için yüzeyi kabartmalı yapılır Kıvrımların ve kabartmaların kombinasyonu tam skala da % 0,01’lik doğrusalsızlığa neden olmaktadır Diyaframın diğer iki parça silikon arasında sandviç gibi yerleştirilmiştir Üstteki silikon parça mekanik aşırı basınç durdurucu olarak görev yapar Aşağıdaki silikon parçası ise CMOS devresini ve kapasitörün arka plakasını üzerinde taşır ve aynı zamanda diğer yönde aşırı basınç durdurucu olarak görev yapar Algılayıcının tamamı şekil 411a’da görülmektedir Düz diyaframların genel olarak aynı ölçü ve kalınlıktaki kıvrımlı diyaframlara göre daha duyarlı olduğu düşünülmektedir Bununla beraber düzlem içindeki gerdirici streslerin varlığında kıvrımlar gerginliğin bir kısmını bırakma görevi yaparlar ve böylece daha iyi duyarlılık doğrusallık verirler