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정전용량 측정 원리 및 측정 회로

Capacitance 측정 원리가 어떻게 되나요? 그리고 Capacitance 측정 회로에는 어떤 것이 있나요? 다양한 종류가 있으면 회로도와 설명을 부탁 드립니다.
  • 정전용량
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답변 1
  • 답변

    이응신님의 답변

    여러 가지가 있으나 근본적으로 도체 주위의 환경이 어떻게 구성되는가를 알아내도록 회로를 꾸며줍니다. 잘 알다시피 C = eps_r*eps_0 A/d를 이용해서 유전상수나 구성환경의 면적이나 거리 변화에 따라 어떻게 변하는가를 알아야 하는데 두 개의 전극판(금속)을 만들고 사이에 면적과 거리, 유전상수가 어떻게 배치되는가에 따라 변하는 C값을 측정합니다. 즉, 전극판 2개가 어떤 형태로라든지 ?재해야 하고 여기에 감지를 하는 물질이 오도록 해야 합니다. 전극판 사이에는 전자회로에서 R-C 공진회로를 구성해서 두 개의 전극판과 회로의 캐패시터와 병렬연결이 되도록 하여 R-C 변화에 따른 교류전기장이 형성되도록 합니다. 전극판 사이에 어떤 물질이 다가온다면 당연히 C값의 변화가 생기고 이 변화값을 회로에서 계산을 합니다. R-C 회로는 말 그대로 저항과 캐패시터를 직렬, 또는 병렬로 연결하고 주파수를 높이기 위해 트랜지스터 2개를 이용하기도 합니다. 그렇지 않을 경우는 회로의 캐패시터가 온도변화에 따라 주파수가 변하기 때문에 원하는 주파수까지 올릴 수 없습니다. 전극판 사이에 형성되는 전기장이 다가오는 물질의 유전상수나 크기, 거리에 따라 공진주파수의 진폭이 변하므로 진폭 변화를 보고 C값을 알아냅니다. 교류 R-C 전기장을 걸어주었기 때문에 진폭변화를 끌어내려면 다이오드로 검파를 해야 하고 교류 진폭 사이에 음의 부분이 잘린 부분을 채워주기 위해 저항과 캐피시터가 병렬이 되도록하여 진폭이 나오는 부분에 연결시켜줍니다. 만약 아날로그로 값을 낸다면 기준값에다 이 값을 비교하여 C값으로 환산을 하고 디지털로 ON-OFF만 알아내려면 슈미트 트리거 회로에 넣어 원하는 값에서 잘라 나가도록 합니다. 신호를 증폭하려면 출력부에다 증폭회로를 넣어 수치로 변화를 시켜서 값을 읽을 수 있겠지요. C값을 재는 측정장치를 보면 두 전극의 역할을 하는 장치는 집게 또는 검침 두 개가 되고 검침 사이에 전선도 영향을 주므로 해당 물체에 연결을 한 다음 영점조정을 하는 버턴이 있을 것입니다. 이것을 눌러 영점 조정을 하고 주파수를 맞추고 (대략 1 MHz로 고정) C값을 읽어내면 됩니다. 센서를 이용할 때는 아날로그 정전용량형 센서의 출력값을 보고 표준값과 비교하여 C값을 계산할 수도 있습니다. 여러 회로가 있는 것이 아니라 한 두가지 회로에 제작회사들이 오차를 줄이기 위해 회로의 부품값들을 조정하는 정도입니다. 센서회사의 회로 원리 소개에 나오는 블럭 다이어그램이라고 보면 됩니다. 기능이 뻔한데 회로를 변형해봐야 얼마나 다양한 회로가 존재하겠습니까? 회로도는 각 센서 제작회사의 비밀이기 때문에 공개를 하지 않고 ... 그래도 꼭 알고 싶으면 센서 하나를 주문해서 깨보면 알 수 있습니다. PCB 기판 회로를 읽을 수 있으면 허탈할 정도로 위에서 말한 회로가 간단하게 연결되어 있을 것입니다. C값을 측정하는 장비에는 측정장치에 알맞게 시그널 컨디셔닝 장치와 영점 조정장치, 디스플레이 회로 등이 추가되어 있을 뿐 기본 회로는 간단한 센서와 똑같습니다. >Capacitance 측정 원리가 어떻게 되나요? >그리고 Capacitance 측정 회로에는 어떻것이 있나요? 다양한 종류가 있으면 회로도와 설명을 부탁 드립니다.
    여러 가지가 있으나 근본적으로 도체 주위의 환경이 어떻게 구성되는가를 알아내도록 회로를 꾸며줍니다. 잘 알다시피 C = eps_r*eps_0 A/d를 이용해서 유전상수나 구성환경의 면적이나 거리 변화에 따라 어떻게 변하는가를 알아야 하는데 두 개의 전극판(금속)을 만들고 사이에 면적과 거리, 유전상수가 어떻게 배치되는가에 따라 변하는 C값을 측정합니다. 즉, 전극판 2개가 어떤 형태로라든지 ?재해야 하고 여기에 감지를 하는 물질이 오도록 해야 합니다. 전극판 사이에는 전자회로에서 R-C 공진회로를 구성해서 두 개의 전극판과 회로의 캐패시터와 병렬연결이 되도록 하여 R-C 변화에 따른 교류전기장이 형성되도록 합니다. 전극판 사이에 어떤 물질이 다가온다면 당연히 C값의 변화가 생기고 이 변화값을 회로에서 계산을 합니다. R-C 회로는 말 그대로 저항과 캐패시터를 직렬, 또는 병렬로 연결하고 주파수를 높이기 위해 트랜지스터 2개를 이용하기도 합니다. 그렇지 않을 경우는 회로의 캐패시터가 온도변화에 따라 주파수가 변하기 때문에 원하는 주파수까지 올릴 수 없습니다. 전극판 사이에 형성되는 전기장이 다가오는 물질의 유전상수나 크기, 거리에 따라 공진주파수의 진폭이 변하므로 진폭 변화를 보고 C값을 알아냅니다. 교류 R-C 전기장을 걸어주었기 때문에 진폭변화를 끌어내려면 다이오드로 검파를 해야 하고 교류 진폭 사이에 음의 부분이 잘린 부분을 채워주기 위해 저항과 캐피시터가 병렬이 되도록하여 진폭이 나오는 부분에 연결시켜줍니다. 만약 아날로그로 값을 낸다면 기준값에다 이 값을 비교하여 C값으로 환산을 하고 디지털로 ON-OFF만 알아내려면 슈미트 트리거 회로에 넣어 원하는 값에서 잘라 나가도록 합니다. 신호를 증폭하려면 출력부에다 증폭회로를 넣어 수치로 변화를 시켜서 값을 읽을 수 있겠지요. C값을 재는 측정장치를 보면 두 전극의 역할을 하는 장치는 집게 또는 검침 두 개가 되고 검침 사이에 전선도 영향을 주므로 해당 물체에 연결을 한 다음 영점조정을 하는 버턴이 있을 것입니다. 이것을 눌러 영점 조정을 하고 주파수를 맞추고 (대략 1 MHz로 고정) C값을 읽어내면 됩니다. 센서를 이용할 때는 아날로그 정전용량형 센서의 출력값을 보고 표준값과 비교하여 C값을 계산할 수도 있습니다. 여러 회로가 있는 것이 아니라 한 두가지 회로에 제작회사들이 오차를 줄이기 위해 회로의 부품값들을 조정하는 정도입니다. 센서회사의 회로 원리 소개에 나오는 블럭 다이어그램이라고 보면 됩니다. 기능이 뻔한데 회로를 변형해봐야 얼마나 다양한 회로가 존재하겠습니까? 회로도는 각 센서 제작회사의 비밀이기 때문에 공개를 하지 않고 ... 그래도 꼭 알고 싶으면 센서 하나를 주문해서 깨보면 알 수 있습니다. PCB 기판 회로를 읽을 수 있으면 허탈할 정도로 위에서 말한 회로가 간단하게 연결되어 있을 것입니다. C값을 측정하는 장비에는 측정장치에 알맞게 시그널 컨디셔닝 장치와 영점 조정장치, 디스플레이 회로 등이 추가되어 있을 뿐 기본 회로는 간단한 센서와 똑같습니다. >Capacitance 측정 원리가 어떻게 되나요? >그리고 Capacitance 측정 회로에는 어떻것이 있나요? 다양한 종류가 있으면 회로도와 설명을 부탁 드립니다.

    좋은 답변 감사합니다.