В некоторых приложениях с емкостными датчиками передняя часть прибора должна быть достаточно маленькой, чтобы поместиться в узком пространстве. На Рисунке 1 показан прецизионный интерфейс емкостного датчика для такого случая.
 |
|
| Рисунок 1. | Эта схема компактного интерфейса емкостного датчика обеспечивает большую гибкость. Ее можно легко интегрировать в миниатюрную сенсорную головку рядом с точкой измерения. |
Прямоугольные выходные импульсы низковольтного таймера 555 (IC1) постоянно запускают прецизионный ждущий мультивибратор IC2 для получения квазистабильных выходных сигналов в течение периодов времени T1 и T2, пропорциональных внешней времязадающей емкости:
и
где K – постоянный множитель. K почти не зависит от внешней времязадающей емкости, если ее значение превышает 100 пФ. Для соблюдения этого условия конденсатор C0 емкостью 150 пФ, включенный параллельно емкостному датчику CS, создает смещение, благодаря которому мультивибратор работает в пределах линейного диапазона, даже если емкость CS меньше 100 пФ.
 |
|
| Рисунок 2. | Микросхема IC4 в оконечном устройстве преобразует сигналы, полученные от интерфейса, в уровни LVTTL, а затем подает их на набор пассивных фильтров. |
Для достижения хорошей точности измерения добавлен опорный канал с постоянным конденсатором емкостью 150 пФ. Это позволяет устранить влияние как паразитной емкости, так и времени прохождения сигнала. Схема интерфейса питается от одного источника 3.3 В. Компактная конструкция схемы обеспечивает гибкость, и ее можно легко интегрировать в миниатюрную головку датчика рядом с точкой измерения. Микросхема IC3 преобразует выходные сигналы в уровни LVDS, а затем с помощью стандартного кабеля категории 5e передает эти выходные данные на оконечное устройство, которое может находиться на некотором удалении. При длине кабеля менее 10 м полоса пропускания достаточна для обеспечения приемлемой точности измерений в пределах от нескольких пикофарад до сотен пикофарад [1]. На Рисунке 2 оконечное устройство на микросхеме IC4 преобразует сигналы, полученные от интерфейса, в уровни LVTTL, а затем подает их на набор пассивных фильтров. Постоянное напряжение на каждом выходе пропорционально коэффициенту заполнения сигнала:
и
где
VH – высокий уровень выходного сигнала микросхемы IC4,
TP – период колебаний микросхемы IC1,
Оцифровав два выходных сигнала, можно получить показания, пропорциональные емкости датчика: VO1 – VO2.
Убедитесь, что T1 < P, то есть,
в противном случае окончательные выходные данные будут неправильными. Для обеспечения широкого диапазона измерений период TP следует сохранять настолько большим, насколько позволяет целевое приложение.
Купить SN65LVDS9637 на РадиоЛоцман.Цены
