[發明專利]一種精準電容式液位檢測電路及調整方式

有效

• 申請號: 202010964134.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112161673B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 王偉意;林富能
• 申請（專利權）人: 廈門晶尊微電子科技有限公司
• 主分類號: G01F23/263
• 分類號: G01F23/263
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 付秀穎

本發明公開了一種精準電容式液位檢測電路及調整方式，包括液位檢測傳感器、電容式液位檢測芯片、電容比較電路、電荷收集器、放電電路、開漏輸出電路、退耦電路；所述液位檢測傳感器與電容式液位檢測芯片連接，所述電容式液位檢測芯片分別與開漏輸出電路、電容比較電路、放電電路、電荷收集器、退耦電路連接。其優點在于，電路布局簡單、靈敏度高，且合理調整水位點能夠有效避免水珠掛壁的影響。

技術領域

本發明涉及一種精準液位檢測電路及調整方式，更具體的說，涉及一種通過雙通道比較法，高精度調整的電容式液位檢測電路。

背景技術

在很多工業生產過程中，經常需要檢測液體的高度，及有無液體狀態變化，以提供一個有效的提示信號，并通知主機采取相對應的措施，以保護設備的一些外設能夠有效的運行，且減少能量損耗，及一些外設的使用壽命等等。

目前市面采用的液位傳感器種類比較多，有浮球式，光電式，電容式，超聲波等等，都有各自對應的優缺點，任何物體都存在電容，且電容大小受介電常數和體積大小有關，液位傳感器就是通過檢測物體電容變化來判斷液位的高度或者有無液體的狀態，現將液位傳感器緊貼容器壁后，與液體之間形成類似平行極板的電容器，此電容器的電容值是受液體與傳感器交互面積及容器壁的介電常數影響。

發明內容

為克服上述問題，突破了容器壁厚的影響，可以隔著介質檢測容器或者管道內部液位的變化，容器無需開孔，可靠性高，成本低，容易實現大批量生產。其技術方案為，

一種精準電容式液位檢測電路，包括液位檢測傳感器、電容式液位檢測芯片、電容比較電路、電荷收集器、放電電路、開漏輸出電路、退耦電路；所述液位檢測傳感器與電容式液位檢測芯片連接，所述電容式液位檢測芯片分別與開漏輸出電路、電容比較電路、放電電路、電荷收集器、退耦電路連接。

進一步的，所述液位檢測傳感器通過R3與電容式液位檢測芯片連接，電阻 R3用于提高傳導抗干擾度及輻射抗干擾。

進一步的，所述電荷收集器包括CMOD電容，用于收集電容液位檢測傳感器所有附加的寄生電容的變化量；所述放電電路包括CDC放電電容，用于給 CMOD電容進行放電。

進一步的，所述電容比較電路，包括電容C1和電阻R1，電阻R1為可選，所述電容C1一端接地，一端通過R1與電容式液位檢測芯片連接。

進一步的，開漏輸出電路通過R4輸出給外部主機設備，且需要通過上拉電阻R2接電容式液位檢測芯片電源端。

進一步的，所述退耦電路包括電容C2，所述電容C2兩端分別連接電容式液位檢測芯片電源端和接地端。

進一步的，所述電荷收集器用于收集液位檢測傳感器所有附加的寄生電容的變化量，通過與電容式液位檢測芯片內部比較器進行比較，超過電容式液位檢測芯片內部設定的基準電壓時，電容式液位檢測芯片內部打開CDC放電電容選通開關，對CMOD電容進行放電。

進一步的，所述電容式液位檢測芯片通過充放電模式，將液位檢測傳感器通道上所有附加的寄生電容值和電容比較電路通道上所有附加的寄生電容值模擬量轉換成CDC放電電容選通開關的開關次數的數字量。

一種精準電容式液位檢測電路，檢測步驟如下，

S1.電容式液位檢測芯片通過偽隨機碼開關對液位檢測傳感器通道及電容比較電路通道進行充放電，多次掃描液位檢測傳感器通道及電容比較電路通道，電容式液位檢測芯片會將每次充電的電荷轉移至電荷收集器進行收集存儲；

S2.電容式液位檢測芯片在充放電液位傳感器通道的時候，電荷收集器不斷收集液位檢測傳感器通道轉移的電荷量，電容式液位檢測芯片內部設有比較器，設定比較器電壓基準電壓，當電荷收集器電壓超過比較器電壓基準電壓時，比較器輸出電平就會翻轉，觸發CDC電容選通開關對CMOD電容進行放電；