差分电容料位传感器制造技术

本发明专利技术公布了一种利用差分电容测量原理来实现物料位置测量的传感器（料位传感器），传感器包括构成差分电容的平面电极，用于将差分电容信号转换成电信号，并进行信号处理的差分电容传感器专用电路，用于设置差分电容传感器专用电路及信号处理的微处理器。本发明专利技术克服了现有的单电容料位传感器容易受外界因素，如温度，湿度，相邻物体耦合电容，电磁干扰等影响的缺点，具有较强的抗干扰能力和较好的长期稳定性，可广泛用于液态和固态物料的料位测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种用于物料位置测量的电容传感器，特别是一种基于差分电容测量原理的物料位置测量的传感器(料位传感器)。
技术介绍
在工业自动化及其他多个领域中，需要对容器中液态或固态物料的位置进行检测。基于电容测量原理的电容物料位置传感器(料位传感器)是被广泛应用于料位测量的传感器之一Ο现有的电容料位传感器通常基于物料位置引起单电容变化测量方法，但是，基于单电容测量原理的传感器容易受各种外界因素影响，如测量环境的温度，湿度，邻近物体的耦合电容，都会使单电容传感器的电容值发生变化。特别是工业生产环境中，由于电磁干扰严重，单电容传感器容易受干扰而出现误触发的情况。因此，现有的电容料位传感器存在着抗干扰能力和长期稳定性比较差的缺点，阻碍了电容料位位传感器在各个领域的广泛应用。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种克服上述缺点的电容物料位置传感器(料位传感器)。本专利技术利用差分电容测量原理实现对容器中的物料位置进行测量。这样组成的差分电容料位传感器，传感器的输出正比于2个电容的差值(C1-C2)，而不是单个电容C1或C2的值。由于外界因素，如温度，湿度，邻近物体的耦合电容，电磁干扰对2个相邻的电容的影响是一样的，因此，基于差分电容测量原理的差分电容料位传感器的输出受外界因素的影响远小于同样的因素对基于单电容的料位传感器的影响，具有较强的抗干扰能力和较好的长期稳定性，克服了现有单电容式料位传感器易受外界因素影响的缺点。本专利技术的技术方案如下:所述传感器由电容C1和电容C2组成的差分电容(C1-C2)，差分电容传感器专用电路及微处理器组成。作为本专利技术的一种优选方案，电容Cl，C2由平面电极板电容构成，组成电容C1的2个电极位于电路板的正面，电容C1所处位置的电路板的反面的相应面积由接地的电路板敷铜覆盖。组成电容C2的2个电极位于电路板的反面，电容C2所处位置的电路板正面的相应面积由接地的电路板敷铜覆盖。作为本专利技术的进一步技术方案，由平面电极板组成的差分电容C1-C2，通过差分电容传感器专用电路(ASIC)转换成电信号，并可以选择输入到微处理器进行进一步处理。作为本专利技术的进一步技术方案，所述传感器中的差分电容传感器专用电路(ASIC)由可编程差分电容一电压转换电路，可编程零点校正电路，可编程放大电路，可编程带通滤波电路，温度补偿电路+模拟输出缓冲模块，可编程比较器电路，数字处理电路+数字输出驱动模块，一次可编程0ΤΡ或多次可编程EEPR0M存储器，I/O通讯接口模块组成。专用电路的各个可编程参数可以通过接口通讯模块设置。作为本专利技术的进一步技术方案，传感器的零点及灵敏度可以通过可编程零点校正电路及可编程放大电路调整。作为本专利技术的另一种优选方案，传感器的零点及灵敏度也可以通过外接可调电阻调节。作为本专利技术的另一种优选方案，所述专用电路的数字处理电路具有可编程上电延时，短路保护功能，可编程数字滤波功能，脉宽可编程脉冲(Pulse)输出电路等功能。作为本专利技术的另一种优选方案，可编程比较器电路具有可编程的上下限及可编程的回差。作为本专利技术的另一种优选方案，差分电容传感器专用电路的模拟和数字输出可连接到微处理器进行进一步数字信号处理，微处理器的I/O 口同差分电容传感器专用电路的I/O 口连接，对差分电容传感器专用电路内部的参数进行设置。【附图说明】图1是本专利技术的差分电容料位传感器传感器。图2是本专利技术的差分电容料位传感器专用电路框图。图3是本专利技术的差分电容料位传感器系统框图。【具体实施方式】请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细说明，本专利技术是按如下的方式来实现的:如图1所示，利用双层电路板上的平板电极构成电容C1和C2。电容C1位于双层电路板的正面，由2个平面电极板，极板1和极板2组成，这个电容被用来感应容器中的物料位置。其背面，即电路板的反面相应的位置由接地的电路板敷铜作为电容C1的屏蔽层。电容C2位于双层电路板的反面，由2个平面电极板，极板3和极板4组成，这个电容被用来作为参考电容，其背面，即电路板的正面相应的位置由接地的电路板敷铜作为电容C2的屏蔽层。如果采用多层电路板，如4层电路板，则电路的第一层作为电容C1的2个极板，极板1和极板2，电路板的第二层接地(GND)作为电容C1的屏蔽层，电路板的第三层接地(GND)作为电容C2的屏蔽层，电路板的第4层作为电容C2的2个极板，极板3和极板4。本专利技术的电容极板的形状不局限于图1所示的形状，由其他电极形状构成的各种平面电容，如回字形平面电容，梳状平面电容等其他形状的平面电容也可以作为构成本专利技术差分电容料位传感器的电容。如图1所示，C1的极板1连接到差分电容传感器专用电路的正(+)输入端，电容C2的极板3连接到差分电容传感器专用电路的负(_)输入端，电容C1的极板2同电容C2的极板4相连，作为由C1，C2组成的差分电容(C1-C2)的公共极板，连接到差分电容传感器专用电路的公共端(COMM)。图2是用于本专利技术的差分电容传感器专用电路(ASIC)的框图。差分电容传感器专用电路(ASIC)由可编程差分电容一电压转换电路，可编程零点校正电路，可编程放大电路，可编程带通滤波电路，温度补偿电路+模拟输出缓冲模块，可编程比较器电路，数字处理电路+数字输出驱动模块，一次可编程0ΤΡ或多次可编程EEPR0M存储器，I/O通讯接口模块组成。专用电路的各个可编程参数可以通过接口通讯模块设置。如图2所示，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用差分电容实现对容器中的物料位置进行测量的传感器，其特征在于，传感器由差分电容，差分电容传感器专用电路（ASIC）及微处理器组成，差分电容连接到差分电容传感器专用电路的差分电容输入端，差分电容传感器专用电路的输出可连接到微处理器进行进一步数字信号处理，微处理器的I/O口同差分电容传感器专用电路的I/O口连接，对差分电容传感器专用电路内部的参数进行设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑政，
申请(专利权)人：智恒厦门微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35