液位傳感的電容傳感器挑戰和解決方案

基于電容傳感器的液位傳感也有其自身的挑戰。這就像絕對電容感應。與觸摸檢測不同，需要測量液位的絕對值。

此外，溫度和導電物體的存在等環境因素也會影響傳感精度。影響液位傳感的常見因素如下：

1. 溫度漂移2. 罐體厚度3. 液體粘度4. 液體鹽濃度5. 導電物體6. 傳感器與罐體之間的氣隙

溫度漂移

傳感操作期間的溫度波動對性能的影響最為顯著。使用手指激活的電容感應按鈕(與液位感應相比)，隨著時間的推移跟蹤未被手指觸摸的傳感器值，以解決任何由環境溫度引起的偏移。

這個補償的非接觸值稱為基線。在觸摸應用中，這是可能的，因為大多數時候，傳感器沒有被觸摸。此外，相對較短的觸摸事件提供了傳感器值的大的瞬時變化。

在液位傳感應用中，溫度補償更加困難，因為我們不能假設液位傳感器沒有被液體覆蓋;它可以在任何時間長度內覆蓋到任何級別。因此，我們必須通過使用算法和優化的傳感器設計來補償溫度變化。

這種方法最大限度地減少了溫度漂移造成的影響，溫度漂移會影響液位傳感系統中的許多參數。首先是要測量的電容。漂移會影響其他系統參數，例如積分電容器和電容感應引擎使用的電流。

由于這些變化，原始計數也會因溫度而增加或減少。電容傳感電路將測得的電容轉換為數字計數，稱為原始計數。

有兩種可能的方法來解決這個問題：

固定溫度補償電容器溫度補償電容器是一種與其他用于檢測液位的傳感器具有相似特性的傳感器。但是，它不會與液體直接接觸。換言之，該傳感器必須不受液位的影響。該電容器的原始計數用作實際傳感器的參考。

由于溫度補償傳感器和實際傳感器具有相同的特性，因此溫度對兩個傳感器的影響是相同的。這樣，以溫度補償傳感器為參考，可以消除溫度對液位檢測傳感器的影響。

值得注意的是，使用溫度補償傳感器對液位檢測傳感器進行溫度補償，必須在罐空時和罐內有液體時進行。

基于基線的軟件算法 使用電容感應檢測手指觸摸的軟件算法包含一個參考，該參考是原始計數的過濾版本。此參考跟蹤原始計數中緩慢的環境變化，通常稱為基線。

在觸摸檢測的情況下，基線用于檢測手指的存在。通過液位感應，基線可用于跟蹤原始計數的變化。溫度漂移通常很慢;因此，它對原始計數的影響也很慢。

在這種情況下，通過適當的基線更新參數值，基線可用于補償原始計數中的溫度變化。如果溫度對原始計數的影響非?？?，則應使用溫度補償電容器。

溫度的第二個影響是冷凝。比環境空氣溫度低很多的液體可能會導致傳感器表面形成冷凝水。冷凝可能導致更高的電容，進而導致誤差增加。

通過對傳感器表面進行絕緣可以減少低溫測試期間的冷凝。另一種方法是在液體容器和傳感器基板之間提供一個小的絕緣氣隙。為了獲得最佳性能，氣隙不應大于 3 mm。

儲罐厚度

傳感器響應取決于覆蓋層厚度，該覆蓋層厚度被視為傳感器和待檢測導電材料之間的絕緣材料。如果儲罐厚度太高或有液體和無液體的信號變化太小而無法檢測到，則可能會出現挑戰。

水箱越厚，測量系統看到的電容越低。這會導致使用的信號更小。該問題的一種解決方案是針對測量電容的微小變化獲得大信號。它可以通過以更高的分辨率掃描傳感器來實現。

例如，如果在存在液體時以 9 位的分辨率掃描傳感器，則原始計數增加 10?，F在，如果分辨率增加到 13 位，則傳感器的有效掃描持續時間是原來的 16 倍。以前的決議。在此分辨率下，對于相同范圍的電容感應，信號將為 160。

液體粘度

使用電容感應，可以準確測量低粘度液體。但是，對于高粘度液體，清空水箱時留下的液體殘留物會影響傳感。它延遲了罐空的檢測，這可能會導致問題。

因此，必須在設計上進行權衡以達到可能的最佳精度。例如，可以將水箱的內壁做成光滑的，這樣液體就不會粘在壁上。

液體鹽濃度

液體中的鹽濃度影響傳感精度。鹽濃度越高，傳感精度越低。在室溫下，鹽濃度的影響不是很高。然而，隨著溫度的升高，鹽濃度的影響也會增加。

顯示了 0.5-g/L 和 35-g/L 鹽濃度與實際液位的偏差。重要的是要認識到鹽濃度對準確性有影響。并且必須進行設計權衡以達到可接受的精度水平。

導電物體干擾

用于液體檢測和溫度補償電容的傳感器應遠離人等其他導電物體放置。如果附近有導電物體，則報告錯誤結果的可能性更高。

所以這個問題的解決方案是通過使用屏蔽在傳感電路和其他導電物體之間進行適當的隔離。

儲罐和傳感器之間的氣隙

隨著傳感器和儲罐之間的氣隙增加，傳感精度會降低。該問題的一種解決方案是提高傳感器的靈敏度并使用適當的閾值和固件算法避免傳感器之間的串擾。

審核編輯：湯梓紅