Электронные компоненты для ремонта и хобби

Прецизионный интерфейс емкостного датчика для миниатюрных приборов

Texas Instruments SN65LVDS9637 SN65LVDS9638 SN74LV221A TLC555

,

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.

Алкалиновые батарейки POWER FLASH – новая продукция в линейке поставок Компэл

Эта схема компактного интерфейса емкостного датчика обеспечивает большую гибкость. Ее можно легко интегрировать в миниатюрную сенсорную головку рядом с точкой измерения.
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.

Микросхема IC4 в оконечном устройстве преобразует сигналы, полученные от интерфейса, в уровни LVTTL, а затем подает их на набор пассивных фильтров.
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.

Ссылка

  1. High-performance linear products technical staff, LVDS Application and Data Handbook, Texas Instruments.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments SN65LVDS9637
  2. Datasheet Texas Instruments SN65LVDS9638
  3. Datasheet Texas Instruments SN74LV221A
  4. Datasheet Texas Instruments TLC555

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Precision Capacitive-Sensor Interface Suits Miniature Instruments

24 предложений от 16 поставщиков
BOURNS - CRS2010-FX-10R0ELF - SMD чип резистор, толстопленочный, 10 Ом, ± 1%, 1 Вт, 2010 [5025 Метрический], Thick Film
CRS2010-FX-10R0ELF
Bourns
от 31 ₽
SN65LVDS9637D
Texas Instruments
59 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
SN65LVDS9637DR
Texas Instruments
76 ₽
TradeElectronics
Россия
SN65LVDS9637DGNRG4
Texas Instruments
по запросу
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Схеме явно 10-15 лет, ведь сейчас микросхем контроллеров емкостных датчиков и сенсорных экранов просто пруд пруди.
  • [b]antonydublin[/b], Вы правы. Но авторы решают иную задачу - Вот они и решают её имеющимися средствами. Название интерфейса "прецизионный" - явное преувеличение. Оно перекочевало из названия сдвоенного ждущего мультивибратора. Однако, в статье не приводится никаких точностных данных или результатов испытаний.
  • К сожалению, автор не написал, какую задачу он решает. Возможно, что это измерение уровня. Но словосочетания "передняя часть прибора" и "миниатюрная головка датчика", IMHO, задают неопределённость в назначении схемы. Микросхемы сейчас есть на все случаи. Если говорить конкретно о схеме, то примерно то же самое на 555м таймере я делал много лет назад для октанометров. "Экспресс" методов измерения отктанового числа есть несколько, один из них - это измерение диэлектрической проницаемости топлива. В портативном приборе бензин наливается в специальную ёмкость, где служит диэлектриком между обкладками. Соответственно, косвенно можно посчитать октановое число, зная результаты для эталонного топлива. Погрешность такого метода зависит от частоты, на которой проводятся измерения, температуры, присутствия воды в топливе. Поэтому точность не очень велика. Но приборы покупали как автолюбители, так и владельцы автозаправок.