[發明專利]消除電容接近傳感器低頻噪聲干擾的方法

在審

• 申請號: 201710893520.3
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107703549A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 嚴國強
• 申請（專利權）人: 上海多點科技有限公司
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電容接近傳感器領域。

背景技術

傳感器在工業自動化領域扮演著重要角色，為物理世界和控制系統提供信息連接。在工業控制過程中，需要采集的信息正在不斷增加，生產過程要求大量的各類傳感器，如壓力傳感器、熱敏傳感器、光敏傳感器、氣體傳感器、接近傳感器和磁敏傳感器等，把各種非電量的物理參數轉化成電信號控制信息，以滿足各個工業過程中的自動化和智能化的發展需求。其中，電容接近傳感器是一種可以感知物體接近的傳感器，它檢測接近的物體對傳感器電容變化的影響來識別物體的接近，無需接觸被檢測的物體。由于電容接近傳感器可以檢測包含金屬、非金屬在內的幾乎所有材質的目標物，因此在各種不同的行業中得到了廣泛應用，例如食品工業、汽車裝配以及倉儲和傳送等場合。

電容接近傳感器一般來說包括一個感應電極和檢測電路，檢測電路通過檢測感應電極電容的變化情況來判斷是否有物體接近。一般來說感應電極的基本電容和電容變化都比較小，一般為pF級別，因此容易接收到外界或內部的噪聲或干擾信號。在工業應用領域電容接近傳感器多采用交流供電或交流電經過整流后供電，電源上的噪聲會通過電源線耦合到電容接近傳感器中，這些噪聲會使得在沒有物體接近時檢測電極的電容也發生變化，導致檢測電路做出錯誤的判斷；另一方面，環境的溫度、濕度的累積變化也會對電容接近傳感器的檢測有影響，會導致感應電極的電容大小在沒有物體接近時逐漸增加或減少直到觸發電容接近傳感器做出錯誤的判斷。圖1為一種已知電容接近傳感器的示意圖，包括感應電極91、檢測電路93和連接感應電極91和檢測電路93的連接線92。當有物體接近所述感應電極91時所述感應電極91的電容大小會發生變化，所述檢測電路93通過檢測該電容的變化情況來判斷是否有物體接近。在實際應用中，由于噪聲的干擾會出現即使沒有物體接近，感應電極1的電容也發生變化的情況，從而導致檢測電路1根據感應電極1電容的變化情況做出錯誤的判斷。

發明內容

本發明提供一種消除工業用電容接近傳感器低頻噪聲干擾的方法，所述低頻噪聲頻率一般不超過100hz，本發明的方法通過增加一個感應電極用于檢測出所述電容接近傳感器上存在的低頻噪聲并消除其影響，即本發明的電容接近傳感器具有兩個感應電極，通過對兩個感應電極的電容分時進行測量并做差值運算，來消除寄生在兩個感應電極上共同的低頻噪聲。為了感應到盡量相同的低頻噪聲，兩個感應電極需要大小相等、形狀相同，同軸而且平行放置，兩個感應電極的距離也要在一定范圍內，優選地，不超過20mm。同時，分時對兩個感應電極檢測的時間間隔也要盡量小，優選地，不超過1ms。

本發明中提到的系統地，均指電容接近傳感器的系統地，同時本發明中提到的所有單位均為公制計量單位，比如mm是指毫米，ms是指毫秒。

附圖說明

圖1示出了已知的工業電容接近傳感器的示意圖；

圖2示出了采用本發明方法的電容接近傳感器一個實施例的示意圖；

圖3A示出了本發明一個實施例的感應電極的示意圖；

圖3B示出了根據圖3A的實施例的感應電極的剖面示意圖；

圖4示出了本發明一個實施例的電容接近傳感器的電路示意圖；

圖5示出了本發明一個實施例的控制流程圖；

圖6、圖7示出了一個實施例采用圖5所示的控制流程圖得到的數據波形。

具體實施例

為了使本發明的目的、技術方案更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，是本發明的部分實施例，而不是全部的實施例，并不用于限制本發明。