电容式传感器测量电路设计

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若 取 一 ｃ 和 Ｖｃ Ｖ ｃ为充 电时 电压 采样 的控 制点 ， ｃ 则
电容的测量也可采用工作较 为稳定 的专用芯片 ， Ｉ ｉ ｅ— 如 ｒ ｎ Ｓ ｎ ｖｅ
ｓｒ 司生 产 的 ＭＳ ｌ０ ｏ公 ３ ｌ ，是 具 有 极 低 噪声 的通 用 电 容 检 测 芯
ｓｇ ｅ ｈｓ ｐ ｅ ． ｉｈ ａ ｏｐ ａ ｇｉｇ ａ ｄ ｉｃ ａｒ ｈ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ａ ａｃｔ ｒ ， ｇ ｓ ｅ ｉｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｒ ｏ ｄ ｔｔ ｃｈ ｒ ｎ ｎ ｄｓ ｈ ｇ ｌ ｔ ｏ ｆｃ ｐ ｉ ｓｈｉｈ— ｐｅ ｄ ＭＣＵ ｅ ｏ ｅ ａ ｔ ｇ ｔ ｅ ｍｅ ａ ｄ ｄ ｎ ｐ ｗｈ ｈｅ ｏ ｉ ｕｓ ｄ ｔ ｘ ｃ ｉ ｈ ｔ ， ｎ ｓ ｎ ｉ
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文章 编号 ：０ ３００ （ １）１０ ２－ ３ １０— １７２ １ －０９－ ０ ０ ０
ｃ：Ｔ ｄ ｐ ｈ ａ ｕｉｇｏ ａｉ ｓ ｋ ｄ ｆ ａ ａ ｉ ｅ ｔ ｎ ｄ ｃ ｒ 矗 ａ ｉ ｎ ｅｄ ｔ ｔ ｇ ｃｒｕ ａ ｅ ｎ ＭＣ ｅ ｔ ｏａ ａ ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｆ ｒ ｕ ｉ ｓｏ ｃ ｐ ｃ ｉ ａ ｓ ｕ ｅ ｃ ｐ ｃ ａ ｃ ｅｅ ｉ — ｉ ｉｂ ｓ ｄ ｏ Ｕ ｉ ｄ — ｔ ｎ ｖ ｏ ａ ｔ ｖ ｒ Ａ ｔ ｃｎ ｃｔ ｓ
中， 由于 形 式 多 种多 样 ， 传感 器 电容 值 相 差 很 大 。因此 ， 测 量 对 电 路要 求 不 一 ， 量 电路 形 式 及 参 数 设 置 差 别 很 大 。 目前 ， 测 有
电 谷 充 电 电 路 如 图 ｌ ， 升 关 Ｓ『 前 电 谷 未 储 有 能 所 设 圳合
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量， 当开 关 Ｓ闭 合 后 ， 电源 为 电 容充 电 ， 电容 两端 的 电压 为 ［ ４ １ ：
ｕＶｅ一 一 ｅ１一 １ ＝ （ｅ
则：
四种流行 的电容测量方法 ， 分别是基于谐振 测量 法 、 基于 自激
振 荡测 量 法 、 于 交 流 测 量 法 和 直 流 充 放 电 测量 法… 基 。针 对 不 同 范 围 电容 值 ， 以选 择 不 同 的 电 路 以适 应 多 种 需 求 。 微 小 可 对
速单片机 精确计 时充 电时间 ， 根据 电路参数 计算 电容 容值 。 电路 应用 嚣活 ， 可根据 电容 大， 调整 电路参 数 ， ｌ ｊ 、 擐 量范
围较大 。
关键 词 ： 电容式传 感器 ； 单片枧 ； 检测 电路
中 圈分 类 号 ：Ｖ １； Ｔ ２２９
由 咖
文献 标 识 码 ： Ａ
Ｃ Ｃｎ ｍ ｂ ｒ Ｐ １ Ｌ ｕ ｅ ： ２ ２９ Ｔ
Ｄ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｏｕ ｎ ∞ ＢＡ
Ａ ｔ ｌ ） ０ ３ ０ ０ （０ １ １ ０ ２ — ３ ｒ ｃｅ １ ｔ ０ — １ ７２ １） － ０ ９ ０ ｉ １： ｏ
１引言
电容式传感器广泛应用于 压力 、液位 、位移等各种检测
ｔＲ１ ｌ ￣４２ ・ ｃ ｝＿ ＿ （ ｎ ２３Ｃ ＿ ｎ 导） ＿ Ｒ ９
由单片机定时 器计 时 ｔ的实际时 问 ， ． Ｒ为根据测 量量程
电容两端 电压从 Ｖ ｅ ｃ 上升到＿ ｃ ｌ ＿ Ｖ ｃ的时间为 ： Ｏ
片， 其测量原理为 ： 对被测 电容与参考 电容 同时 以相反时序充
放 电 ， 过 电 流 积 分 、 通 滤 波 、 大 等将 被 测 电容 与 参 考 电 通 低 放 容 差 值 转换 为 电压 输 ， 与单 片机 结 合 可 以完 成 多 种 容 值 范 围 的 测量 ， 数 可灵 活设 置 但 专 用 芯 片 的应 用 较 为 复 杂 。 参 采 用 单 片机 电路 监 控 电 容充 放 电过 程 ，通 过 充 电时 间 计
ｎ 产 品设 计 与 开 发
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电容 式传 感 器测 量 电路设 计
Ｄｅｓ ｇ ｏ ｅ ｅ ｉ ｉ ｎ ｆＤ ｔ ｅｔｎｇ—ｃ ｒ ｕｉ ｏ ｐａ ｔｖｅ Ｔｒ ｎｓ ｉ ｃ ｔｆ ｒ Ｃａ ｃｉｉ ａ ｄｕｃｅ ｒ
王 松 林 ， 高 奇 （ 阳 师范 学 院 ， 南 洛 阳 ４ １２ ） 鲁 洛 河 ７ ０ ２
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摘 要： 为适应 多种 电容式传感 器的测 量需求 ， 一种基 于单 片机的 电容测量 电路 ， 用 电容充 放电方 法 ， 设计 采 以高