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基于電容檢測(cè)芯片的電容檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)①
電容式傳感器一般是將被測(cè)量的變化量轉(zhuǎn)換為電容量的變化。 目前, 基于這種原理的各種類型的傳感器已在測(cè)量加速度、 液位、 幾何孔徑等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 但以電容為變化量的傳感器(尤其是 MEMS 傳感器), 其電容變化范同往往只有幾個(gè) pF, 甚至幾個(gè) fF。 這便對(duì)電容檢測(cè)的精度提出了很高的要求, 尤其是在傳感器的研發(fā)過程中, 往往需要極高精度的電容檢測(cè)設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行測(cè)試與調(diào)校。 但是一直以來國內(nèi)外都缺乏能夠?qū)ξ⑿‰娙葸M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的專用儀器, 普遍的做法是針對(duì)所研發(fā)的傳感器自行設(shè)計(jì)、 制做專門的電容檢測(cè)電路, 這無疑增加了傳感器設(shè)計(jì)的難度與工作量。 針對(duì)這一問題, 我們?cè)O(shè)計(jì)了通用的電容式傳感器檢測(cè)系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能夠?qū)ξ⑿‰娙葸M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè), 并可以通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示、 存儲(chǔ)等功能。
1 總體設(shè)計(jì)電容式傳感器的檢測(cè)方法主要有: 設(shè)計(jì)專用 ASIC 芯片; 使用分立元件通過電容橋、 頻率測(cè)量等原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量; 使用通用電容檢測(cè)芯片將電容轉(zhuǎn)換為電壓或其他量等。 從技術(shù)難度、測(cè)量精度等多方面考慮, 本系統(tǒng)采用集成電容檢測(cè)芯片來完成對(duì)電容式傳感器的檢測(cè)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 電容檢測(cè)芯片選用 Irvine Sensor 公司的MS3110。 MS3110 將電容量轉(zhuǎn)換為電壓量輸出(量程為 0~10 pF)。 單片機(jī) MSP430F149 集成的 12 位 A/ D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣, 并通過 I/ O 端口對(duì) MS3110 內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置。 數(shù)據(jù)經(jīng)采樣后通過串口傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理、 實(shí)時(shí)顯示、 存儲(chǔ)等。 上位機(jī)由普通微機(jī)構(gòu)成。
推薦產(chǎn)品一、麗芯微電 220pF, ≥1G@50V, 雙面不留邊 單層芯片電容
型號(hào):C11-15-50V-221
容值/容差:220pF / ±20%
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥1G@50V
損耗@頻率:≤2.5@1MHz
封裝尺寸:0.381*0.381*0.178 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專級(jí)/ 普軍級(jí)可選。
推薦產(chǎn)品二、麗芯微電 22pF, ≥100G@100V, 雙面不留邊 單層芯片電容
型號(hào):C11-15-100V-220
容值/容差:22pF / ±20%
溫度系數(shù):±15%@-55~+125℃
絕緣電阻@電壓:≥100G@100V
損耗@頻率:≤4.0@1KHz
封裝尺寸:0.381*0.381*0.178 mm
性能特點(diǎn):尺寸小、容值大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極正面及反面均不留絕緣邊;采用MM結(jié)構(gòu),產(chǎn)品寄生參數(shù)小,使用頻率高至100GHz;表面純金電極,適合金絲、金帶等微組裝工藝;適合Au/Sn、Au/Si、Au/Ge 共晶焊,以及Sn /Pb、導(dǎo)電膠粘接;七專級(jí)/ 普軍級(jí)可選。
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