CN111693111B - 一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路 - Google Patents

一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路，所述非接触式传感器的补偿方法具体包括步骤：预先设定基准判断容值C0以及获取基准电压VT；获取实时变化电压VT1，所述变化电压VT1的大小与温度有关；比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正；本发明提供的非接触式传感器的补偿方法，可根据外部环境的温度变化情况对非接触式传感器的判断容值进行修正，降低非接触式传感器误判的概率，提高了非接触式传感器的检测准确度。

Description

一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路
技术领域
本发明涉及非接触式传感器技术领域，特别涉及一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路。
背景技术
现有的非接触式传感器主要采用电容式感应原理进行液位探测，但在非接触式传感器检测液位的过程中，由于外部环境温度的波动，其判断容值会受温度影响而发生变化，在外部情况一致的情况下，如所检测到的液位是一致的情况下，由于判断容值不同，会存在两种不同的判断结果，即存在误判的可能，降低非接触式传感器的检测准确率。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路，可根据环境温度变化情况对判断容值进行修正，降低误判的概率，提高非接触式传感器的检测准确度。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种非接触式传感器的补偿方法，包括以下步骤：
预先设定基准判断容值C0以及获取基准电压VT；
获取实时变化电压VT1，所述变化电压VT1的大小与温度有关；
比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正。
所述的非接触式传感器的补偿方法中，所述比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正，之前，所述补偿方法还包括步骤：
获取非接触式传感器工作后、感应到液体前的感应容值C1以及非接触式传感器感应到液体后的变化容值C2；
计算感应容值C1和变化容值C2的差值得容值偏移量C4。
所述的非接触式传感器的补偿方法中，所述比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正，具体包括：
计算变化电压VT1与基准电压VT之间的电压差VT2；
若VT2大于零，则判断容值C3＝C0+C4；
若VT2小于零，则判断容值C3＝C0-C4；
若VT2等于零，则判断容值C3＝C0。
所述的非接触式传感器的补偿方法中，所述电压差VT2＝VT1-VT。
所述的非接触式传感器的补偿方法中，所述容值偏移量C4＝C2-C1。
本发明还相应地提供了一种非接触式传感器的补偿电路，用于实现上述的非接触式传感器的补偿方法；所述非接触式传感器的补偿电路包括处理部以及分别与处理部电性连接的温度感应部、液面感应部和信号输出部，所述处理部通过所述信号输出部与外部控制器电性连接；所述处理部内部包括温度变化检测电路，所述温度变化检测电路用于输出变化电压VT1以及基准电压VT。
所述的非接触式传感器的补偿电路中，所述处理部包括第二控制芯片U2，所述温度感应部与第二控制芯片U2的引脚8连接，所述液面感应部与第二控制芯片U2的引脚7连接，所述信号输出部分别与第二控制芯片U2的引脚5和引脚6连接。
所述的非接触式传感器的补偿电路中，所述温度感应部包括第四电阻R4，所述第四电阻R4与第二控制芯片U2的引脚8连接；所述第二控制芯片U2的引脚8为温度感应引脚。
所述的非接触式传感器的补偿电路中，所述液面感应部包括第五电阻R5，所述第五电阻R5与第二控制芯片U2的引脚7连接；所述第二控制芯片U2的引脚7为液位感应引脚。
所述的非接触式传感器的补偿电路中，所述温度变化检测电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与第一运算放大器U1的引脚3连接，所述第一运算放大器U1的引脚1为信号输出端，第一运算放大器U1的引脚1与处理部的内部检测口连接；所述第二电阻R2为热敏电阻。
有益效果：
本发明提供了一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路，通过所述非接触式传感器的补偿方法及补偿电路，使非接触式传感器可根据环境温度变化情况对判断容值进行修正，降低非接触式传感器出现误判的概率，提高非接触式传感器的检测准确度。
附图说明
图1为本发明提供的非接触式传感器的补偿方法的逻辑流程图；
图2为本发明提供的非接触式传感器的补偿方法中步骤S301和步骤S302的流程示意图；
图3为本发明提供的非接触式传感器的补偿方法中步骤S400的流程示意图；
图4为本发明提供的非接触式传感器的补偿电路的电路结构图；
图5为本发明提供的一个实施例中的非接触式传感器的补偿电路的电路结构图；
图6为本发明提供的非接触式传感器的补偿电路中温度检测电路的电路结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种非接触式传感器的补偿方法及补偿电路，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本实施例提供了一种非接触式传感器的补偿方法，所述补偿方法可以包括以下步骤：
S100、预先设定基准判断容值C0以及获取基准电压VT。
所述基准判断容值C0为常温25摄氏度温度条件下、非接触式传感器的感应盘的容值，由设置于非接触式传感器内的控制芯片获取，即基准判断容值C0为理想温度条件下的感应盘的容值；所述感应盘用于实现非接触式传感器的检测功能，如进行液体面积大小的检测，即进行液面信息的检测；基准判断容值C0的具体数值，可根据现有技术中，温度与感应盘的容值之间的关系推断得出。
所述基准电压VT为非接触式传感器处于常温25摄氏度温度条件下、非接触式传感器内部电路所反馈的电压值，由设置于非接触传感器内的控制芯片获取。
S200、获取实时变化电压VT1，所述变化电压VT1的大小与温度有关。
所述非接触式传感器的内部电路包括热敏电阻，所述热敏电阻的阻值会随着温度变化而变化；当温度升高时，热敏电阻的阻值降低，当温度降低时，热敏电阻的阻值升高；由于热敏电阻的阻值发生变化，非接触式传感器内部电路所反馈的电压也会随之变化，所述根据环境温度变化而变化的电压值为变化电压VT1；所述变化电压VT1由设置于非接触式传感器内的控制芯片获取。
进一步地，请参阅图2，所述非接触式传感器的补偿方法还包括步骤：
S301、获取非接触式传感器工作后、感应到液体前的感应容值C1以及非接触式传感器感应到液体后的变化容值C2；
S302、计算感应容值C1和变化容值C2的差值得容值偏移量C4，所述容值偏移量C4＝C2-C1。
所述感应容值C1为非接触式传感器进行液面感应前、非接触式传感器感应盘的容值，即空感容值；由于在工作前，非接触式传感器内部的环境温度不一定为25摄氏度，而环境温度会对感应盘的容值有影响，即感应盘的感应容值C1不一定等于基准判断容值C0；因此，需要在非接触式传感器工作后，非接触式传感器进行液面感应前获取非接触式传感器感应盘的感应容值C1，具体是指，在外部供电单元开始向非接触式传感器的控制芯片供电(非接触式传感器处于可工作状态)，但未将设置有非接触式传感器的装置放置于液体内的时候，非接触式传感器内的控制芯片获取感应盘的容值。
非接触式传感器感应到液体后，非接触式传感器感应盘的容值会发生变化，感应盘的容值会随着非接触式传感器所感应到的液体的面积大小而变化；此处所指的变化容值C2是指非接触式传感器刚感应到液体时的容值，即容值刚开始变化时的容值。
进一步地，请参阅图1和图3，所述非接触式传感器的补偿方法还包括步骤：
S400、比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正。
进一步地，请参阅图3，在一个实施例中，所述步骤S400可以包括步骤S401和步骤S402：
S401、计算变化电压VT1与基准电压VT之间的电压差VT2，所述电压差VT2＝VT1-VT；
S402、若VT2大于零，则判断容值C3＝C0+C4；若VT2小于零，则判断容值C3＝C0-C4；若VT2等于零，则判断容值C3＝C0。
当VT2大于零时，表明非接触式传感器的工作环境的温度降低，当VT2小于零时，表明非接触式传感器的工作环境的温度升高；工作环境的温度升高或降低都会对感应盘的容值造成影响，即对非接触式传感器的检测结果有影响，因此，需要对设置于非接触传感器控制芯片内的判断容值C3进行修正，降低误判的概率，提高检测的准确率；当感应盘实时反馈的容值大于或等于判断容值C3时，即非接触式传感器所感应到的液体的面积大于或等于预设的液体面积时，非接触式传感器才输出控制信号至外部控制器。
请参阅图4至图6，本发明还相应地提供了一种非接触式传感器的补偿电路，用于实现上述的非接触式传感器的补偿方法；所述非接触式传感器的补偿电路包括处理部以及分别与处理部电性连接的温度感应部、液面感应部和信号输出部，所述处理部通过所述信号输出部与外部控制器电性连接；所述处理部内部包括温度变化检测电路，所述温度变化检测电路用于输出变化电压VT1以及基准电压VT。
进一步地，请参阅图4和图5，所述处理部包括第二控制芯片U2，所述温度感应部与第二控制芯片U2的引脚8连接，所述液面感应部与第二控制芯片U2的引脚7连接，所述信号输出部分别与第二控制芯片U2的引脚5和引脚6连接。
在一个实施例中，所述第二控制芯片U2的型号为SC92F8270，所述第二控制芯片U2用于获取液面感应部所感应液面信息，即获取感应盘的感应容值C1和变化容值C2，并计算偏移量C4；所述第二控制芯片U2还用于修正判断容值C3，并根据感应盘实时所反馈的容值信息判断是否需要输出控制信号至外部控制器；所述第二控制芯片还用于获取基准电压VT以及变化电压VT1并计算电压差VT2。
在一个实施例中，所述信号输出部包括通讯口，所述第二控制芯片U2通过所述通讯口与外部控制器电性连接，所述外部控制器根据第二控制芯片U2所反馈的控制信号控制相应部件或机构或装置进行工作；举例说明，假设将非接触式传感器设置于超声波清洗机中用于检测液位，所述外部控制器为设置于超声波清洗机内、用于控制超声波清洗机开始或停止工作的控制器；当第二控制芯片U2检测到超声波清洗机所接触的液面大于预设条件时，即感应盘所反馈的变化容值大于判断容值时，第二控制芯片U2输出控制信号至超声波清洗机内的控制器，控制器控制超声波清洗机开始工作。
进一步地，请参阅图5，所述处理部还包括第三电容C3，所述第三电容C3的一端与第二控制芯片U2的引脚2连接，第三电容C3的另一端接地；所述第二控制芯片U2的引脚1与外部供电单元(VDD)连接；所述外部供电单元可以是现有技术中，用于将市电转换为稳定的直流电压的稳压芯片，为非接触式传感器的工作提供稳定的工作电压；所述外部供电单元可以包括型号为HT7333-1的稳压芯片。
进一步地，请参阅图5，所述温度感应部包括第四电阻R4，所述第四电阻R4与第二控制芯片U2的引脚8连接；所述第二控制芯片U2的引脚8为温度感应引脚；在实际使用时，所述非接触式传感器内部设置有PCB板，所述第二控制芯片U2设置于PCB板上，所述第二控制芯片U2的引脚8位于PCB板的顶层，便于检测非接触式传感器内部的环境温度。
进一步地，请参阅图5，所述液面感应部包括第五电阻R5，所述第五电阻R5与第二控制芯片U2的引脚7连接；所述第二控制芯片U2的引脚7为液位感应引脚；所述液面感应部反馈至第二控制芯片U2的感应值包括感应容值C1和变化容值C2；在实际使用时，所述第二控制芯片U2的引脚7位于PCB板的底层，便于非接触式传感器获取液面信息，即感应设置有非接触式传感器的装置所接触的液体面积的大小。
进一步地，请参阅图4和图6，所述温度变化检测电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与第一运算放大器U1的引脚3连接，所述第一运算放大器U1的引脚1为信号输出端，第一运算放大器U1的引脚1与处理部的内部检测口连接；所述第二电阻R2为热敏电阻，所述第一电阻R1为上拉电阻。
所述基准电压VT为25摄氏度温度条件下，温度变化检测电路反馈至第二控制芯片U2的电压值，其主要与第一电阻R1和第二电阻R2的大小有关；第一电阻R1和第二电阻R2组成分压电路作为第一运算放大器U1的输入电压，由于第二电阻R2为热敏电阻，会随着温度变化而改变，即第一运算放大器U1的输入电压会改变，从而影响第一运算放大器U1的输出电压的大小；举例说明，假设外部供电单元提供的直流电压为5V，第一电阻R1的阻值为10千欧，在25摄氏度温度条件下，第二电阻R2的阻值为10千欧，则第一运算放大器U1的输入电压为R2/(R1+R2)*5，即输入电压为2.5V；当环境温度升高时，第二电阻R2的阻值减小至9千欧，则第一运算放大器U1的输入电压变为2.37V，第一运算放大器U1的输出电压也随之改变，该变化的电压为第二控制芯片U2获取的变化电压VT2。
进一步地，请参阅图6，所述温度变化检测电路还包括第一电容C1、第二电容C2和第三电阻R3；所述第一电容C1的一端与第一运算放大器U1的引脚5连接，第一电容C1的另一端接地；所述第二电容C2的一端与第一运算放大器U1的引脚1连接，第二电容C2的另一端接地；所述第三电阻R3与第一运算放大器U1的引脚1连接；所述第一运算放大器U1的引脚2接地，所述第一运算放大器的引脚5与外部供电单元连接；所述第一电容C1和第二电容C2起滤波作用，所述第三电阻R3起限流作用。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种非接触式传感器的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先设定基准判断容值C0以及获取基准电压VT；所述基准判断容值C0为常温25摄氏度温度条件下、非接触式传感器的感应盘的容值，所述基准电压VT为非接触式传感器处于常温25摄氏度温度条件下、非接触式传感器内部电路所反馈的电压值；
获取实时变化电压VT1，所述变化电压VT1的大小与温度有关；
获取非接触式传感器工作后、感应到液体前的感应容值C1以及非接触式传感器感应到液体后的变化容值C2；
计算感应容值C1和变化容值C2的差值得容值偏移量C4；
比较变化电压VT1和基准电压VT的大小，根据比较结果对判断容值C3进行修正，具体的：
计算变化电压VT1与基准电压VT之间的电压差VT2；
若VT2大于零，则判断容值C3＝C0+C4；
若VT2小于零，则判断容值C3＝C0-C4；
若VT2等于零，则判断容值C3＝C0。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式传感器的补偿方法，其特征在于，所述电压差VT2＝VT1-VT。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式传感器的补偿方法，其特征在于，所述容值偏移量C4＝C2-C1。
4.一种非接触式传感器的补偿电路，其特征在于，所述非接触式传感器的补偿电路用于实现如权利要求1至3任一项所述的非接触式传感器的补偿方法；所述非接触式传感器的补偿电路包括处理部以及分别与处理部电性连接的温度感应部、液面感应部和信号输出部，所述处理部通过所述信号输出部与外部控制器电性连接；所述处理部内部包括温度变化检测电路，所述温度变化检测电路用于输出变化电压VT1以及基准电压VT。
5.根据权利要求4所述的一种非接触式传感器的补偿电路，其特征在于，所述处理部包括第二控制芯片U2，所述温度感应部与第二控制芯片U2的引脚8连接，所述液面感应部与第二控制芯片U2的引脚7连接，所述信号输出部分别与第二控制芯片U2的引脚5和引脚6连接。
6.根据权利要求5所述的一种非接触式传感器的补偿电路，其特征在于，所述温度感应部包括第四电阻R4，所述第四电阻R4与第二控制芯片U2的引脚8连接；所述第二控制芯片U2的引脚8为温度感应引脚。
7.根据权利要求5所述的一种非接触式传感器的补偿电路，其特征在于，所述液面感应部包括第五电阻R5，所述第五电阻R5与第二控制芯片U2的引脚7连接；所述第二控制芯片U2的引脚7为液位感应引脚。
8.根据权利要求4所述的一种非接触式传感器的补偿电路，其特征在于，所述温度变化检测电路包括第一运算放大器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1和第二电阻R2分别与第一运算放大器U1的引脚3连接，所述第一运算放大器U1的引脚1为信号输出端，第一运算放大器U1的引脚1与处理部的内部检测口连接；所述第二电阻R2为热敏电阻。
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