电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路制造技术

本实用新型专利技术公开电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，包括单片机、正弦波信号发生器、CA转换电路、固定增益电路、低通滤波电路1、同步解调电路、均方根电路、第一多路选择开关、低通滤波电路2和电平偏移电路。正弦波信号发生器产生两路正弦波信号。CA转换电路仅输出与电容传感器变化量有关的正弦波信号后，依次经固定增益电路、低通滤波电路1、同步解调电路、低通滤波电路2后，与电容传感器变化量有关的正弦波信号的幅值被解出，输出到单片机的片内模数转换器。本实用新型专利技术的检测电路在单片机控制下自动调零，无须人工调试，测量精度高、转换速度快。特别适用于电容量变化特别微弱的电容传感器。

【技术实现步骤摘要】
电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路
本技术涉及传感器测量领域，特别涉及电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路。
技术介绍
电容式传感器基本原理是把某种物理量，例如位移、面积、电介质等转化为电容，然后通过测量电容来间接测量所求物理量。电容传感器具有十分广泛的用途。尤其是在高精度检测领域，电容传感器具有无可替代的地位。电容传感器具有灵敏度高、响应快的优点，但是测量电路较为复杂。大部分情况下，电容传感器的电容变化量比较微弱，电路容易受到自身寄生参数、环境变化的影响，这使得问题变得更加复杂。常见的微弱电容测量技术有直流充放电法、交流电桥法、V/T转换法和基于运算放大器的负反馈交流激励法。直流充放电法采用直流激励，测量精度容易受到放大器失调电压漂移的影响。另外，该方法要对电容进行快速充放电，需要用到电子开关，电路精度容易受电子开关电荷注入效应的影响。交流电桥法调零比较繁琐，而且容易受到电路寄生电容的影响，实际实施过程中需要复杂的屏蔽措施。该法对小电容的微弱变化测量较为困难。V/T转换法是利用测量电容充放电时间来测量电容值，同直流充放电法一样，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，包括单片机、正弦波信号发生器、CA转换电路、固定增益电路、第一低通滤波电路、同步解调电路、均方根电路、第一多路选择开关、第二低通滤波电路和电平偏移电路；正弦波信号发生器的四个输入端分别接入单片机输出的第一方波信号、第二方波信号、第一DAC模拟信号、第二DAC模拟信号，正弦波信号发生器的第一输出端连接CA转换电路的第一输入端，正弦波信号发生器的第二输出端连接CA转换电路的第二输入端；待测的电容传感器接入正弦波信号发生器的第二输出端和CA转换电路的第二输入端之间；CA转换电路的输出端通过固定增益电路、第一低通滤波电路连接到同步解调电路的第一输...

【技术特征摘要】
1.电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，包括单片机、正弦波信号发生器、CA转换电路、固定增益电路、第一低通滤波电路、同步解调电路、均方根电路、第一多路选择开关、第二低通滤波电路和电平偏移电路；正弦波信号发生器的四个输入端分别接入单片机输出的第一方波信号、第二方波信号、第一DAC模拟信号、第二DAC模拟信号，正弦波信号发生器的第一输出端连接CA转换电路的第一输入端，正弦波信号发生器的第二输出端连接CA转换电路的第二输入端；待测的电容传感器接入正弦波信号发生器的第二输出端和CA转换电路的第二输入端之间；CA转换电路的输出端通过固定增益电路、第一低通滤波电路连接到同步解调电路的第一输入端；同步解调电路的第二输入端接入单片机输出的第三方波信号，同步解调电路的输出端连接第一多路选择开关的一个输入端；均方根电路的输入端连接第一低通滤波电路的输出端，均方根电路的输出端连接第一多路选择开关的另一个输入端；第一多路选择开关的输出端连接第二低通滤波电路的第一输入端；电平偏移电路输出一个直流偏移电压信号到第二低通滤波电路的第二输入端，第二低通滤波电路最终输出有用的直流信号到单片机的片内模数转换器中。


2.根据权利要求1所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，还包括第二多路选择开关，第二多路选择开关分别选通正弦波信号发生器的第一输出端、正弦波信号发生器的第二输出端、第一低通滤波电路的输出端输出的正弦波信号后输出给均方根电路。


3.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的正弦波信号发生器包括两路正弦波产生电路；所述正弦波产生电路包括幅度控制电路、单刀双掷电子开关电路和滤波器；幅度控制电路的输入端输入第一DAC模拟信号或第二DAC模拟信号，幅度控制电路的输出端连接单刀双掷电子开关电路的一个输入端，单刀双掷电子开关的另一个输入端接地，单刀双掷电子开关电路的公共端连接滤波器的输入端，单刀双掷电子开关电路的控制端受单片机输出的第一方波信号或第二方波信号控制；滤波器的输出端输出正弦波。


4.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的CA转换电路包括第一电容(Cz)、第二电容(Cr)、第一电阻(R0)和第一运算放大器(U2-A)；第一运算放大器(U2-A)的反相输入端作为CA转换电路的第二输入端，第一电容(Cz)的一端作为CA转换电路的第一输入端，第一电容(Cz)的另一端连接第一运算放大器(U2-A)的反相输入端；第一运算放大器(U2-A)的同相输入端接地，第一运算放大器(U2-A)的输出端作为CA转换电路的输出端；第一电阻(R0)和第二电容(Cr)分别连接在第一运算放大器(U2-A)的反相输入端的输出端之间。


5.根据权利要求1或2所述的电容传感器的高精度微弱电容变化检测电路，其特征在于，所述的同步解调电路包括第二电阻(R49)、第三电阻(R50)、第四电阻(R51)、第五电阻(R52)、第六电阻(R53)、第七电阻(R66)、第八电阻(R67)、第九电阻(R68)、第三电容(C82)、第四电容(C119)、第二单刀双置开关(U11-B)、第二运算放大器(U10-A)、第三运算放大器(U10-B)；第二电阻(R49)的一端连接第二单刀双置开关(U11-...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴远星，薄云峰，王洪超，宋军华，何静，王晓琴，
申请(专利权)人：北京先通康桥医药科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11