Le capteur de pression capacitif est composé de deux éléments mobiles (diaphragmes métalliques élastiques), de deux éléments fixes (revêtement métallique sur le verre concave des diaphragmes supérieur et inférieur), de bornes de sortie et d'un boîtier. Deux condensateurs en série sont intégrés entre l'élément mobile et les deux éléments fixes. Lorsque la pression d'aspiration s'exerce sur le diaphragme élastique, celui-ci se déplace, ce qui réduit la distance entre ce dernier et l'élément fixe et augmente la distance entre l'élément fixe et l'autre élément fixe (ce phénomène peut être illustré par une feuille de papier). La distance entre les deux électrodes métalliques influe considérablement sur la capacité : plus la distance augmente, plus la capacité diminue ; inversement. Ce type de structure est dit différentielle, car les paramètres des deux éléments de détection varient de manière identique mais opposée sous l'effet de la grandeur mesurée.
Si la membrane élastique est placée entre la pression latérale et la pression atmosphérique (la partie supérieure de la membrane est à la pression atmosphérique), la pression mesurée est indiquée dans le tableau. Si la membrane élastique est placée entre la pression latérale et le vide (la partie supérieure de la membrane est sous vide), la pression absolue est mesurée. La capacité du condensateur est proportionnelle à la permittivité du diélectrique et à la surface effective relative entre ses deux plaques, et inversement proportionnelle à la distance entre ces deux plaques : C = εA/D, où ε est la permittivité du diélectrique, A la surface effective relative entre les deux électrodes métalliques et D la distance entre ces deux électrodes. De cette relation, on constate que lorsque deux paramètres restent constants et que le troisième est une variable, la capacité varie en fonction de ce paramètre.
Il existe de nombreux types de circuits de mesure utilisés avec le capteur de pression capacitif. Prenons l'exemple du circuit en pont pour illustrer le principe de fonctionnement d'un capteur différentiel capacitif. La capacité étant un paramètre alternatif, le pont est alimenté en courant alternatif par un transformateur. Ce transformateur est composé de deux enroulements et d'une capacité formant un pont. En l'absence de pression d'entrée, le pont est équilibré et les deux capacités ont une valeur égale à C₀. En présence de pression, l'une des capacités prend la valeur C₀ + ΔC, tandis que l'autre prend la valeur C₀ – ΔC (ΔC représentant la variation de capacité due à la pression externe). Le pont est alors déséquilibré. Lorsque la valeur de capacité est élevée, la tension l'est également, créant une différence de potentiel entre les deux condensateurs. Le pont génère ainsi une tension de sortie U qui représente la pression d'entrée.
Date de publication : 2 septembre 2022