Einflussfaktoren und Kapazitätsmessungen
Affektfaktoren
Da sich die Dielektrizitätskonstante mit der Temperatur ändert, kapazitive Sensoren sind sehr empfindlich auf Umweltveränderungen wie Temperatur und Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen während des Sensorbetriebs haben den größten Einfluss auf die Leistung.
Darüber hinaus können viele externe Faktoren kapazitive Füllstandsensorelemente aufgrund von Kanteneffekten beeinflussen.
Der menschliche Körper selbst führt viel parasitäre Kapazität ein, die die Messung stören kann. Ein kapazitiver Füllstandsensor weist aufgrund von Kanteneffekten ein Nicht-Liner-Verhalten auf.
KSLV605 wie man verbessert (Lösung)
Um diese Einflussfaktoren zu vermeiden, haben wir KSLV605 kapazitiver Füllstandsensor.
Wie man Temperatureinflüsse vermeidet
Bei Anwendungen zur Messung des Flüssigkeitsniveaus ist die Temperaturkompensation schwieriger, da wir nicht davon ausgehen können, dass der Flüssigkeitssensor nicht mit Flüssigkeit bedeckt ist; er kann für jede Zeitdauer auf ein beliebiges Niveau abgedeckt werden.
Daher müssen wir Temperaturschwankungen durch den Einsatz von Algorithmen und optimierten Sensordesigns kompensieren.
Dieser Ansatz minimiert die Auswirkungen aufgrund der Temperaturdrift, die sich auf eine Reihe von Parametern in einem Flüssigkeitsstandsensorsystem auswirkt. Zunächst ist da die zu messende Kapazität.
Drift wirkt sich auf andere Systemparameter wie den integrierenden Kondensator und den von der kapazitiven Sensormaschine verwendeten Strom aus.
Infolge dieser Variationen erhöht oder verringert sich auch die Rohzahl aufgrund der Temperatur Abb. Kapazitive Sensorschaltung wandelt die gemessene Kapazität in eine digitale Zählung um, die als Rohzählung bezeichnet wird.
X-Achse ist Temperatur, Y-Achse ist Rohzahl
Es gibt zwei Möglichkeiten, das Problem zu überwinden:
1: Festgelegt Temperaturkompensation Kondensator
Ein Temperaturkompensationskondensator ist ein Sensor, der ähnliche Eigenschaften hat wie die anderen Sensoren, die zum Erfassen des Flüssigkeitsstandes verwendet werden.
Es steht jedoch nicht in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit. Mit anderen Worten muss dieser Sensor vom Flüssigkeitsstand unbeeinflusst bleiben. Die Rohzahl dieses Kondensators dient als Referenz für die eigentlichen Sensoren.
Da der Temperaturkompensationssensor und der eigentliche Sensor die gleichen Eigenschaften aufweisen, ist der Einfluss der Temperatur auf beide Sensoren gleich.
Auf diese Weise kann der Einfluss der Temperatur auf die flüssigkeitsstanderfassenden Sensoren aufgehoben werden, indem der Temperaturkompensationssensor als Referenz verwendet wird.
Es ist erwähnenswert, dass die Temperaturkompensation auf dem Flüssigkeitsstandsensor mit dem Temperaturkompensationssensor sowohl durchgeführt werden muss, wenn der Tank leer ist als auch wenn sich Flüssigkeit im Tank befindet.
Falls Permitivität und Temperatur unbekannt sind, kann ein Referenzsensor verwendet werden, um die Referenzkapazität zu ersetzen.
Abbildung2.2 zeigt ein Beispiel eines Behälters mit zwei Sensorplatten und einem Referenzsensor an der Unterseite. Dies soll sicherstellen, dass die Referenz die Flüssigkeit auch bei einem niedrigen Füllstand misst. Diese Konfiguration erzeugt metrische Verhältnismessungen. Dies bedeutet, dass das Verhältnis zwischen Niveausensor und Referenzsensor unabhängig von Materialeigenschaften oder Temperatur immer gleich ist.
In dieser Konfiguration beeinflussen beide Parameter beide Sensoren und gleichen sich daher untereinander aus.
2: Software-Algorithmus zu Baseline
Softwarealgorithmen zur Erkennung einer Fingerberührung mit kapazitiver Erfassung umfassen eine Referenz, die eine gefilterte Version der Rohzahl ist. Diese Referenz verfolgt langsame Umweltveränderungen in der Rohzahl und wird typischerweise als Baseline bezeichnet.
Die Baseline wird verwendet, um das Vorhandensein eines Fingers bei Berührungserkennung zu erkennen. Mit Liquid-Level-Sensing kann die Baseline verwendet werden, um Änderungen der Rohzahl zu verfolgen. Die Temperaturdrift ist oft langsam; daher ist ihre Wirkung auf die Rohzahl auch langsam.
In solchen Fällen kann die Basislinie mit geeigneten Werten für die Aktualisierung der Basislinie verwendet werden, um Temperaturschwankungen in der Rohzahl auszugleichen.
Wenn der Einfluss der Temperatur auf die Rohzahl sehr schnell ist, sollte stattdessen ein Temperaturkompensationskondensator verwendet werden.
Ein sekundärer Effekt der Temperatur ist Kondensation. Eine Flüssigkeit, die deutlich kälter als die Umgebungslufttemperatur ist, kann zur Bildung von Kondensation auf der Sensoroberfläche führen. Die Kondensation kann eine höhere Kapazität verursachen, was wiederum einen erhöhten Fehler verursacht.
Die Kondensation während der Niedertemperaturprüfung kann reduziert werden, indem die Oberfläche des Sensors isoliert wird.
Eine andere Lösung besteht darin, einen kleinen isolierenden Luftspalt zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und dem Sensorsubstrat vorzusehen. Der Luftspalt sollte nicht größer als 3 mm für die beste Leistung sein.
Wie man Edge-Effekte vermeidet
Der menschliche Körper selbst kann viele parasitäre Kapazitäten einführen und somit die Messungen stören.
Der hohe Wassergehalt im menschlichen Körper bewirkt eine Potentialdifferenz zwischen den Sensorplatten und beeinflusst damit die Messung.
Diese zusätzliche parasitäre Kapazität wird gemessen und würde eine Verzerrung der Füllstandsrelation verursachen, wie in der Simulation in Abbildung 2.4 zu sehen ist.
Eine Möglichkeit, externe parasitäre Einflüsse zu reduzieren, besteht darin, eine Abschirmung um den Füllstandsensor herum aufzubauen, wie in Abbildung 13 gezeigt.
Ein zusätzlicher leitfähiger Behälter, der nicht mit der Sensormasse verbunden ist, dient als Abschirmung gegen von außen kommende parasitäre Kapazitäten.
Es ist wichtig, den Sensorboden und den Behälter voneinander isoliert zu halten, um das Messsystem vom Umgebungsboden zu isolieren.
Der Teil 1 konzentriert sich auf das Prinzip, Anwendungsszenarien und Vorteile des Sensors;
