利用电场感应器件MC33794测定液体高度(图)

文章摘要：对实验结果的分析可以看到图2中铜带间隔为1/4英寸所对应的曲线要比相距2英寸所对应的曲线低。这是因为电极相距越近，电极间的固有电容就越大。这意味电极的负载越高，所得读数越低。在水面上升并超过电极的过程中，如果铜带间隔越小，曲线的变化率越大。从图2中还可以发现一个有趣的现象：当水面接近电极但仍低于电极高度时，水面的上升对应的曲线变化大；而水面超过电极高度之后曲线的变化就很小了。当水面超过某测量电极后，该电极就不再能灵敏地测出水面的变化。如果有另一个电极放在测量电极的上方，那么就应该改用在上方的电极接着测量。当水面高度位于两个电极之间时，水柱的变化和曲线变化有较好的线性关系。这意味着可以在水柱周围

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对实验结果的分析
----可以看到图2中铜带间隔为1/4英寸所对应的曲线要比相距2英寸所对应的曲线低。这是因为电极相距越近，电极间的固有电容就越大。这意味电极的负载越高，所得读数越低。在水面上升并超过电极的过程中，如果铜带间隔越小，曲线的变化率越大。
----从图2中还可以发现一个有趣的现象：当水面接近电极但仍低于电极高度时，水面的上升对应的曲线变化大；而水面超过电极高度之后曲线的变化就很小了。当水面超过某测量电极后，该电极就不再能灵敏地测出水面的变化。如果有另一个电极放在测量电极的上方，那么就应该改用在上方的电极接着测量。
----当水面高度位于两个电极之间时，水柱的变化和曲线变化有较好的线性关系。这意味着可以在水柱周围放置多个电极，通过观察哪些电极测得的值在某一参考值之下来定出水面的位置；如需更加准确地算出液面的位置可以采用线性内插法。
----当水中加盐时，对曲线整体形状变化很小，仅向左平移。在离电极稍远处曲线的变化已经很大了，在盐水到达电极高度之后，曲线也几乎保持不变了。这样的结果主要是由于加盐后液体导电能力增加引起的。
----当我们改用石油（介电常数＝2.1）来做实验时，液面上升引起边缘电场的变化不足以被探测器探测到，至少一个8位的AD变换数值分析器不能探测出来。
----一个更好的用于探测低介电常数和低导电率液体的方法，是让尽量多的电场都通过被测液体。要获得最大灵敏度通常要求电极浸入液体中，但是电极与液体的接触通常是应该避免的。直流电或直流电引发的化学反应都会使读数产生错误。如果电极与液体的直接接触不可避免，可以在电极和IC之间串接一个10nF的电容来消除直流影响，如图4所示。
----针对不同液体的测量可能采用不同的电极，电极的电容应控制在50pF左右。包括IC引脚、印刷线路板、引线和其他杂散电容在内的整个系统总电容必须严格控制在100pF之下，最好能保持在75pF以下。这个电容值能使系统与MC33794芯片很好地匹配。在测量距离大时应使用大电极，距离小时用小电极。
----采用MC33794和简单的电极，加上一个MCU就能使设计者轻松地进行3D成像和检测。除了测量液面高度外，系统还能够检测有无液体溢出或者测量湿度。比如，可以用于控制火炉在液体沸腾时自动降低功率或者关闭。

组件信息
● 最佳工作频率为120kHz纯正的可调正弦波发生器
● 多达9个测量电极和2个参考电容
● 屏蔽驱动可减低较长同轴电缆上的电容影响
● 带触摸指示灯驱动
● 有上电复位、内置看门狗、电源和ISO 9141物理层通信接口等支持MCU的信号
----上面的实验是Motorola MC33794评估模块的应用实例。该模块包括一个已有程序的MCU和在测量中必须使用的软件。利用KIT33794DWB开发工具包可以帮助开发者缩短研发周期。该开发工具包包括技术文档、软件光盘、MC33794芯片、Motorola 68HC908GY4单片机, 辅助器件和 RS232串行驱动芯片。

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