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基于PCAP01的電容式液位傳感器系統設計

来源:西安常盛電子有限公司 发布时间:2019-03-14 点击次数:

     为了准确测量汽车油箱的油量,根据电容随板间介质变化的原理,设计了一种基于数字芯片电容的电容式液位传感器测量系统,通过圆柱等测量方法,减小了寄生电容和寄生电容。通过设置内部寄存器实现了数据标定,系统在自行设计的实验平台上进行了多次实验。结果表明,该系统具有良好的精度和线性度。最后,提出了一种电容方案。
    
     随着汽车工业向节能、高速、经济的方向发展,现代汽车采用了数字化系统设计,由于大多数汽车油箱采用了异形结构,为了提高油量测量的准确性和稳定性,各大汽车制造商正在努力解决这一问题。
    
     常用的方法有滑动电位差计法、电感线圈法、数字电容法等,目前中低档汽车多采用滑动电位差计法,但当油尺盖住电位差计时,其电阻会发生变化,误差过大,使这种油箱感应线圈法是目前高档汽车上广泛采用的一种测量方法,它具有结构复杂、成本高、应用范围不广等特点,数字电容法是一种比较容易实现、设计灵活、成本低、精度高的测量方法,但需要解决线性度和补偿问题。更正。
    
     汽油或柴油是一种具有电绝缘特性的液体混合物,具有粘度低、流动性好、蒸发能力强的特点。被测对象的这些物理特性为电容式液位传感器的使用创造了条件。另一方面,微电子技术的高速发展可以以相对较低的价格实现对小电容的精确测量。该测量方案具有广阔的市场前景。
    
     电容式液位传感器是将被测非电量变化转化为电容变化的传感器,电容式液位传感器是根据液位变化时介电常数变化的原理,当被测液体的液位在电容式圆柱形套管电极之间变化时s,电极间介电常数的高度变化,导致电容变化,采用圆柱套结构,如图1所示。
    
     电容式传感器的外壳和内筒由钛合金材料制成,并形成两块极板。壳体半径为R1,内筒半径为R2,汽油的介电常数为0,真空中的介电常数为1,气缸套高度为H,液体表面高度为L,忽略边缘效应,当L=0时,传感器为零,电容最小,传感器电容最小。
    
     它是一种电容数字转换单片机方案,采用单片机进行电容测量。其内部结构原理如图2所示,前端转换单元基于Acam公司的Picocap测量原理,该转换测量原理提供高精度时间转换,转换时间最短可达2秒,芯片内有48位DSP单元。该处理单元对电容测量信息进行处理,获取测量数据,并将结果发送到芯片的输出端口,数据存储在内部RAM中,有两种方式编写程序:OTP或SRAM。

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