一种电容式接近传感器测量电路制造技术

本技术提供了一种电容式接近传感器测量电路，涉及电容传感器技术领域，包括探测电容Cs、等效固有电容C3、积分电容C2、差分放大器AMP、累压电容C1、充放电控制开关SW1、电子开关SW2以及MCU，其中；探测电容Cs通过充放电控制开关SW1连接供电端、等效固有电容C3的一端以及积分电容C2的一端；积分电容C2并联于放大器两端；积分电容C2的另一端连接差分放大器AMP的第一输入端，差分放大器AMP的第二输入端连接直流参考电压Vref,差分放大器AMP的输出端连接MCU的输入电压引脚；电子开关SW2与累压电容C1并联后连接于差分放大器AMP的输出端；MCU的第一输出端与放电控制开关SW1连接；MCU的第二输出端与电子开关SW2连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电容传感器，具体地，涉及一种电容式接近传感器测量电路。

技术介绍

1、在电容测量
中，精确、快速地获取电容值对于众多应用场景至关重要。目前，高频振荡、电荷放大和电荷积累放大是三种广泛采用的电容测量方法，其中，电荷累积的方式在通用电容传感器中得到了大量应用，其原因在于该方法具有高灵敏度、低环境干扰以及mcu(微控制器)资源占用少等优点。

2、具体而言，电荷累积技术通过对被测电容的连续充放电过程，逐步累积微小的电荷变化，直至达到mcu能够读取的mv级别信号。这种方式的确在精度和稳定性方面表现出色，尤其在需要高精度测量的场景中，然而，它也存在一个显著的局限性，即无法进行高速测量。

3、由于被测电容的容量通常非常微小，每次充放电过程转移的电荷量极为有限，因此，要达到mcu可识别的信号水平，需要经过长时间的累积过程，这种长时间的累积不仅限制了测量的实时性，也限制了其在需要快速响应的应用场景中的应用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本申请提供了一种电容式接近传感器测量电路，大幅降低有效信号的累积时间，提高电容传感器的响应速度，同时降低了成本。

2、本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电容式接近传感器测量电路，其改进之处在于，包括探测电容cs、等效固有电容c3、积分电容c2、差分放大器amp、累压电容c1、充放电控制开关sw1、电子开关sw2以及mcu，其中；

3、所述探测电容cs通过所述充放电控制开关sw1连接供电端、等效固有电容c3的一端以及积分电容c2的一端；

4、所述积分电容c2并联于放大器两端；所述积分电容c2的另一端连接所述差分放大器amp的第一输入端，所述差分放大器amp的第二输入端连接直流参考电压vref,所述差分放大器amp的输出端连接所述mcu的输入电压引脚；

5、所述电子开关sw2与所述累压电容c1并联后连接于所述差分放大器amp的输出端；

6、所述mcu的第一输出端与所述放电控制开关sw1连接，用于控制探测电容cs的充电和电荷转移；所述mcu的第二输出端与所述电子开关sw2连接，输出低频脉冲，用于周期性地泄放累压电容c1上累积的电压。

7、上述技术方案中所述探测电容cs包括一个探测极板p l ate1以及一个由被探测物表面构成的极板plate2。

8、上述技术方案中所述供电端包括高电平vcc以及电阻r1，所述探测电容cs的一端通过所述电阻r1连接所述高电平vcc。

9、上述技术方案中所述充放电控制开关sw1处于no档时，所述供电端对所述探测电容cs进行充电；所述充放电控制开关sw1处于nc档时，所述探测电容cs将充满的电荷转移至等效固有电容c3以及积分电容c2上。

10、上述技术方案中所述mcu的型号为stm32g031 g8u6。

11、本技术的有益效果是：通过积分电容转移电荷，使其转换成电压的方式进行电压累积探测，在信号累积前，使用差分放大器二次处理信号，消除系统固有电容产生的影响；同时使用高频和低频两种信号控制电荷的累积和泄放，使用累压电容获取相对平滑的有效信号，降低mcu的算力负荷，从而大幅降低有效信号的累积时间，提高电容传感器的响应速度，同时降低了成本。

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【技术保护点】

1.一种电容式接近传感器测量电路，其特征在于，包括探测电容Cs、等效固有电容C3、积分电容C2、差分放大器AMP、累压电容C1、充放电控制开关SW1、电子开关SW2以及MCU，其中；

2.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述探测电容Cs包括一个探测极板Plate1以及一个由被探测物表面构成的极板PLate2。

3.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述供电端包括高电平VCC以及电阻R1，所述探测电容Cs的一端通过所述电阻R1连接所述高电平VCC。

4.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述充放电控制开关SW1处于NO档时，所述供电端对所述探测电容Cs进行充电；所述充放电控制开关SW1处于NC档时，所述探测电容Cs将充满的电荷转移至等效固有电容C3以及积分电容C2上。

5.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述MCU的型号为STM32G031 G8U6。

【技术特征摘要】

1.一种电容式接近传感器测量电路，其特征在于，包括探测电容cs、等效固有电容c3、积分电容c2、差分放大器amp、累压电容c1、充放电控制开关sw1、电子开关sw2以及mcu，其中；

2.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述探测电容cs包括一个探测极板plate1以及一个由被探测物表面构成的极板plate2。

3.根据权利要求1所述的电容式接近传感器测量电路，其特征在于，所述供电端包括高电平vcc以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耀，刘富东，韩晓斌，赵永哲，
申请(专利权)人：深圳市天为机电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：