[實(shí)用新型]一種電容傳感器的測量控制電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320169075.3
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN203177865U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊川
• 申請（專利權(quán)）人: 成都賽騰自動(dòng)化工程有限公司
• 主分類號: G01D3/032
• 分類號: G01D3/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種測量控制電路，尤其涉及一種電容傳感器的測量控制電路。

背景技術(shù)

電容傳感器在微位移、振動(dòng)、壓力和液位等測量領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，測量分辨率高。影響電容傳感器測量精度的主要因素有分布電容，環(huán)境溫度、電容介質(zhì)變化、處理電路和計(jì)算公式的非線性等在燃油測量項(xiàng)目中，其傳感器本體電容為50pF。變化范圍為50-300pF，需要感應(yīng)電容變化量為0.05pF以下。測量不確定度低于0.5%。通過一定的方式補(bǔ)償環(huán)境溫度、電介質(zhì)變化等對測量誤差的影響之后，處理電路的非線性誤差、漂移等就成了主要的誤差來源，這對處理電路提出了較高的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、精確度高、誤差小的電容傳感器的測量控制電路。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種電容傳感器的測量控制電路，包括第一D/A轉(zhuǎn)換器、第二D/A轉(zhuǎn)換器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、帶通濾波電路、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第一電阻、第二電阻和模擬開關(guān)，所述控制器的信號輸出端分別與所述第一D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸入端和所述第二D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接，所述控制器的信號輸入端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接，所述控制器通過RS485接口與外部電路連接，所述第一D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與所述第一放大器的信號輸入端連接，所述第一放大器的信號輸出端與所述模擬開關(guān)的第一端連接，所述模擬開關(guān)的第二端與所述第一電容的第一端連接，所述模擬開關(guān)的第三端與所述第二電容的第一端連接，所述第一電容的第二端分別與所述第二電容的第二端、所述第三電容的第一端、所述第一電阻的第一端、所述第五電容的第一端和所述第三放大器的反相輸入端連接，所述第二D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與所述第二放大器的信號輸入端連接，所述第二放大器的信號輸出端與所述第三電容的第二端連接，所述第三放大器的同相輸入端接地，所述第一電阻的第二端分別與所述第二電阻的第一端和所述第四電容的第一端連接，所述第四電容的第二端接地，所述第二電阻的第二端分別與所述第五電容的第二端、所述第三放大器的信號輸出端和所述第四放大器的信號輸入端連接，所述第四放大器的信號輸出端與所述帶通濾波電路的信號輸入端連接，所述帶通濾波電路的信號輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，電容傳感器處理電路，采用了對稱平衡的方法，提高了測量精度與分辨力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本實(shí)用新型電容傳感器的測量控制電路，包括第一D/A轉(zhuǎn)換器、第二D/A轉(zhuǎn)換器、第一放大器IC1、第二放大器IC2、第三放大器IC3、第四放大器IC4、控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、帶通濾波電路、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第一電阻R1、第二電阻R2和模擬開關(guān)，控制器的信號輸出端分別與第一D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸入端和第二D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接，控制器的信號輸入端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端連接，控制器通過RS485接口與外部電路連接，第一D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與第一放大器IC1的信號輸入端連接，第一放大器IC1的信號輸出端與模擬開關(guān)的第一端連接，模擬開關(guān)的第二端與第一電容C1的第一端連接，模擬開關(guān)的第三端與第二電容C2的第一端連接，第一電容C1的第二端分別與第二電容C2的第二端、第三電容C3的第一端、第一電阻R1的第一端、第五電容C5的第一端和第三放大器IC3的反相輸入端連接，第二D/A轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與第二放大器IC2的信號輸入端連接，第二放大器IC2的信號輸出端與第三電容C3的第二端連接，第三放大器IC3的同相輸入端接地，第一電阻R1的第二端分別與第二電阻R2的第一端和第四電容C4的第一端連接，第四電容C4的第二端接地，第二電阻R2的第二端分別與第五電容C5的第二端、第三放大器IC3的信號輸出端和第四放大器IC4的信號輸入端連接，第四放大器IC4的信號輸出端與帶通濾波電路的信號輸入端連接，帶通濾波電路的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接。

使用本實(shí)用新型電容傳感器的測量控制電路的工作原理如下所示：

該測量控制電路中，第二電容C2用于檢測和補(bǔ)償電路的漂移。第三電容C3用于和其他各電容進(jìn)行電流中和,使第三放大器IC3輸出的電壓值為O。第一D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生固定頻率和固定幅值的正弦信號，信號頻率為27kHz；第二D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生與第一D/A轉(zhuǎn)換器頻率相同、相位相反、幅值可調(diào)的正弦信號。模擬開關(guān)從第一電容C1與第二電容C2之中選擇一個(gè)與第一放大器IC1連通。與第二電容C2、第三放大器IC3組成加法電路，其輸出經(jīng)過再次放大、帶通濾波后進(jìn)入控制器中。電阻R1、R2和第四電容C4為第三放大器IC3提供直流通路，防止放大器漂移引起的飽和。第一放大器IC1和第二放大器IC2采用低漂移精密運(yùn)算放大器，為同一型號，且放大倍數(shù)一致，有利于減小芯片漂移帶來的測量誤差第三放大器IC3。