CN203177865U - 一种电容传感器的测量控制电路 - Google Patents

一种电容传感器的测量控制电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种电容传感器的测量控制电路,包括第一D/A转换器、第二D/A转换器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、控制器、A/D转换器、带通滤波电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻和模拟开关,所述控制器的信号输出端分别与所述第一D/A转换器和所述第二D/A转换器的信号输入端连接,所述控制器的信号输入端与所述A/D转换器的信号输出端连接,所述控制器通过RS485接口与外部电路连接,本实用新型针对现有技术的缺点,电容传感器处理电路,采用了对称平衡的方法,提高了测量精度与分辨力。

Description

一种电容传感器的测量控制电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种测量控制电路,尤其涉及一种电容传感器的测量控制电路。背景技术
[0002] 电容传感器在微位移、振动、压力和液位等测量领域中得到广泛应用,其主要优点是响应速度快,测量分辨率高。影响电容传感器测量精度的主要因素有分布电容,环境温度、电容介质变化、处理电路和计算公式的非线性等在燃油测量项目中,其传感器本体电容为50pF。变化范围为50-300pF,需要感应电容变化量为0.05pF以下。测量不确定度低于
0.5%。通过一定的方式补偿环境温度、电介质变化等对测量误差的影响之后,处理电路的非线性误差、漂移等就成了主要的误差来源,这对处理电路提出了较高的要求。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单、精确度高、误差小的电容传感器的测量控制电路。
[0004] 为了达到上述目的,本实用新型采用了以下技术方案:
[0005] —种电容传感器的测量控制电路,包括第一 D/A转换器、第二 D/A转换器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、控制器、A/D转换器、带通滤波电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻和模拟开关,所述控制器的信号输出端分别与所述第一 D/A转换器的信号输入端和所述第二 D/A转换器的信号输入端连接,所述控制器的信号输入端与所述A/D转换器的信号输出端连接,所述控制器通过RS485接口与外部电路连接,所述第一 D/A转换器的信号输出端与所述第一放大器的信号输入端连接,所述第一放大器的信号输出端与所述模拟开关的第一端连接,所述模拟开关的第二端与所述第一电容的第一端连接,所述模拟开关的第三端与所述第二电容的第一端连接,所述第一电容的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述第三电容的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第五电容的第一端和所述第三放大器的反相输入端连接,所述第二 D/A转换器的信号输出端与所述第二放大器的信号输入端连接,所述第二放大器的信号输出端与所述第三电容的第二端连接,所述第三放大器的同相输入端接地,所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第四电容的第一端连接,所述第四电容的第二端接地,所述第二电阻的第二端分别与所述第五电容的第二端、所述第三放大器的信号输出端和所述第四放大器的信号输入端连接,所述第四放大器的信号输出端与所述带通滤波电路的信号输入端连接,所述带通滤波电路的信号输出端与所述A/D转换器的信号输入端连接。
[0006] 本实用新型的有益效果在于:
[0007] 本实用新型针对现有技术的缺点,电容传感器处理电路,采用了对称平衡的方法,提高了测量精度与分辨力。附图说明
[0008] 图1是本实用新型的电路图。
具体实施方式
[0009] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0010] 如图1所示,本实用新型电容传感器的测量控制电路,包括第一 D/A转换器、第二D/A转换器、第一放大器IC1、第二放大器IC2、第三放大器IC3、第四放大器IC4、控制器、A/D转换器、带通滤波电路、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电阻R1、第二电阻R2和模拟开关,控制器的信号输出端分别与第一 D/A转换器的信号输入端和第二 D/A转换器的信号输入端连接,控制器的信号输入端与A/D转换器的信号输出端连接,控制器通过RS485接口与外部电路连接,第一 D/A转换器的信号输出端与第一放大器ICl的信号输入端连接,第一放大器ICl的信号输出端与模拟开关的第一端连接,模拟开关的第二端与第一电容Cl的第一端连接,模拟开关的第三端与第二电容C2的第一端连接,第一电容Cl的第二端分别与第二电容C2的第二端、第三电容C3的第一端、第一电阻Rl的第一端、第五电容C5的第一端和第三放大器IC3的反相输入端连接,第二 D/A转换器的信号输出端与第二放大器IC2的信号输入端连接,第二放大器IC2的信号输出端与第三电容C3的第二端连接,第三放大器IC3的同相输入端接地,第一电阻Rl的第二端分别与第二电阻R2的第一端和第四电容C4的第一端连接,第四电容C4的第二端接地,第二电阻R2的第二端分别与第五电容C5的第二端、第三放大器IC3的信号输出端和第四放大器IC4的信号输入端连接,第四放大器IC4的信号输出端与带通滤波电路的信号输入端连接,带通滤波电路的信号输出端与A/D转换器的信号输入端连接。
[0011] 使用本实用新型电容传感器的测量控制电路的工作原理如下所示:
[0012] 该测量控制电路中,第二电容C2用于检测和补偿电路的漂移。第三电容C3用于和其他各电容进行电流中和,使第三放大器IC3输出的电压值为O。第一 D/A转换器产生固定频率和固定幅值的正弦信号,信号频率为27kHz ;第二 D/A转换器产生与第一 D/A转换器频率相同、相位相反、幅值可调的正弦信号。模拟开关从第一电容Cl与第二电容C2之中选择一个与第一放大器ICl连通。与第二电容C2、第三放大器IC3组成加法电路,其输出经过再次放大、带通滤波后进入控制器中。电阻R1、R2和第四电容C4为第三放大器IC3提供直流通路,防止放大器漂移引起的饱和。第一放大器ICl和第二放大器IC2采用低漂移精密运算放大器,为同一型号,且放大倍数一致,有利于减小芯片漂移带来的测量误差第三放大器IC3。

Claims (1)

1.一种电容传感器的测量控制电路,其特征在于:包括第一 D/A转换器、第二 D/A转换器、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、控制器、A/D转换器、带通滤波电路、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻和模拟开关,所述控制器的信号输出端分别与所述第一 D/A转换器的信号输入端和所述第二 D/A转换器的信号输入端连接,所述控制器的信号输入端与所述A/D转换器的信号输出端连接,所述控制器通过RS485接口与外部电路连接,所述第一 D/A转换器的信号输出端与所述第一放大器的信号输入端连接,所述第一放大器的信号输出端与所述模拟开关的第一端连接,所述模拟开关的第二端与所述第一电容的第一端连接,所述模拟开关的第三端与所述第二电容的第一端连接,所述第一电容的第二端分别与所述第二电容的第二端、所述第三电容的第一端、所述第一电阻的第一端、所述第五电容的第一端和所述第三放大器的反相输入端连接,所述第二 D/A转换器的信号输出端与所述第二放大器的信号输入端连接,所述第二放大器的信号输出端与所述第三电容的第二端连接,所述第三放大器的同相输入端接地,所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第四电容的第一端连接,所述第四电容的第二端接地,所述第二电阻的第二端分别与所述第五电容的第二端、所述第三放大器的信号输出端和所述第四放大器的信号输入端连接,所述第四放大器的信号输出端与所述带通滤波电路的信号输入端连接,所述带通滤波电路的信号输出端与所述A/D转换器的信号输入端连接。
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