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高精度數字電容傳感芯片MDC04 MDC02-- 液位和水分含量測量的利器
3) 極板結構設計:
- 極板結構(S,d)和待測物質介電常數,及三個參量的常態和變化情況,決定了電容傳感芯片的固定調理范圍和可變調理范圍。
需要根據應用場景進行合理設計,反復調校以達到測量目的。相比國外同類產品,MDC04具有更寬的固定和可變調理范圍,
適用場景更為廣泛
- ?如果設計電容值及變化量超出了MDC04的調理范圍,可以通過軟件算法進行“分層”測量
4) 測量結果準確性的保證:
- 合適的校準
- ??電容傳感芯片的線性度要好,MDC04的線性度誤差小于0.3%
- ??????傳導性干擾和環境變化影響等影響因素的消除。敏源可支持客戶進行合理的設計
典型應用
1. 液位測量,分為兩種:
1)點液位測量:傳感器被安置在容器上某個位置,用于檢測容器滿、空或某個位置的狀態,輸出結果通常用于開關控制。典型應用場景,如醫用輸液管是否為空等。
2)??連續液位測量:傳感器可以連續、精確地監測液位的細微變化,輸出結果可用于智能控制。典型應用場景,如咖啡機液體容器水位,移動廁所水箱水位,水浸,洗衣機洗滌桶水位等。
2. 水分含量測量:
由于水的高導電性,凡是含有一定水分的物質都可以被測量,如土壤墑情變化,糧食/食品水分含量,雨量大小判斷,干濕垃圾分類等。
隨著物聯網化和智能化的不斷演進,各行各業對液位和水分含量監測的需求越來越多,要求越來越高。比如,各類液體的液位連續測量,土壤墑情的分層監測,空冰設備蒸發器結霜監控,雨滴/雨量的即時反饋,等等。
傳統液位測量、開關控制和水分含量測量方法,如光學法、超聲波法、磁性原理、導電法、阻容振蕩法等,對于這些新的需求,要么結構設計復雜、裝置困難,要么干擾無法排除,要么只能做開關控制、不能連續測量,要么不是數字信號輸出無法用于智能控制,很難設計出完美的方案。
為滿足液位和水分含量測量的新需求,敏源傳感自主研發的高精度數字四通道電容傳感芯片MDC04、兩通道電容傳感芯片MDC02,精度高、調理范圍寬、數字化輸出、功耗低、電路簡單、裝置簡便,可基于其設計出能解決行業頑疾和痛點的解決方案。
產品詳情請見敏源官網http://www.longwaytour.com/productinfo/1077145.html
1)精度高。16bit ADC電路轉換,電容分辨率為0.1fF,線性度誤差小于0.3%。除了水,對于介電常數小的待測介質也非常敏感。
2)電容調理范圍寬??删幊坦潭ㄕ{理范圍是0~103.5pF,可編程可變調理范圍±15.5pF。
3)電路簡單。待測電容直接與芯片相連,芯片輸出數字信號給上位機。
4) 用途范圍廣。既可用于液位、食品/土壤等水分含量檢測,也可用于接近/手勢傳感等應用場景。
5) MDC04、MDC02分別為四通道和兩通道的高精度電容調理芯片,可用于復雜測量功能。
6)內置精度為0.5℃的高精度溫度傳感芯片,可用于溫度補償。
7)和國外同類產品相比,具有更寬電容測量范圍,更寬工作電壓、更低功耗和I2C/單總線多接口等優勢。
應用電路
1、MDC04應用電路
1)單總線接口方式
2)I2C接口方式
2、MDC02應用電路
產品優勢
方案設計
1.電容傳感的工作原理和基本知識
1) 根據電容量公式 的靈活運用,改變極板間介質介電常數ε、極板間距d和極板有效面積S三個參量中的任意一個量,均可使電容值C發生變化。改變ε,d和S不變,稱為變介電常數型;改變d或s,ε和s或d不變,稱為變極距或變面積型。
2) 液位和水分含量測量通常需要固定裝置,一般采用變介電常數型;而接近、手勢檢測一般采用變極距或變面積型。
3) 每個極板和導線對地電容,稱為寄生電容;極板之間的電容稱為互電容,互電容的最大特點是不易受寄生電容的影響。
2. 方案設計要點
1) 電容輸入方式的選擇:
- MDC04 采用互電容差分輸入方式,實驗結果表明,可以很好避免周圍寄生電容的干擾和影響
2) 待測介質的介電常數的考慮:
- 待測物質的介電常數越大,電容值變化越敏感。如果待測物質的介電常數較小,電容值變化量就較小,比如石油。MDC04的分辨率為0.1fF,可識別微小的電容變化
- ??通常,電容傳感技術測量液位采用非接觸方式,容器的介電常數小于液體的介電常數為佳
下表為部分常規物質的介電常數