Faktor-faktor yang memengaruhi dan satuan-satuan kapasitansi
Faktor-faktor yang memengaruhi
Karena konstanta dielektrik berubah seiring dengan suhu, sensor kapasitif sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan seperti suhu dan kelembapan; fluktuasi suhu selama proses pengukuran memiliki dampak paling signifikan terhadap kinerjanya.
Selain itu, banyak faktor eksternal yang dapat memengaruhi elemen sensor level kapasitif akibat efek tepi.
Tubuh manusia sendiri menimbulkan banyak kapasitansi parasit, yang dapat mengganggu pengukuran. Sensor level kapasitif menunjukkan perilaku non-linier akibat efek tepi.
KSLV605: Cara Meningkatkan Kinerjanya (Solusi)
Untuk menghindari faktor-faktor yang memengaruhi tersebut, kami merancang KSLV605 sensor level kapasitif.
Cara menghindari dampak suhu
Dalam aplikasi pengukuran tingkat cairan, kompensasi suhu lebih sulit dilakukan karena kita tidak dapat mengasumsikan bahwa sensor cairan tidak terendam cairan; sensor tersebut mungkin terendam hingga tingkat mana pun dan dalam jangka waktu berapa pun.
Oleh karena itu, kita harus mengatasi fluktuasi suhu melalui penggunaan algoritma dan desain sensor yang dioptimalkan.
Pendekatan ini meminimalkan dampak yang disebabkan oleh penyimpangan suhu, yang memengaruhi sejumlah parameter dalam sistem pengukuran ketinggian cairan. Yang pertama adalah kapasitansi yang akan diukur.
Drift memengaruhi parameter sistem lainnya, seperti kapasitor integrator dan arus yang digunakan oleh mesin penginderaan kapasitif.
Akibat variasi-variasi tersebut, nilai hitung mentah juga naik atau turun karena pengaruh suhu (Gbr. 2.1). Sirkuit penginderaan kapasitif mengubah kapasitansi yang diukur menjadi nilai hitung digital, yang dikenal sebagai nilai hitung mentah.
Sumbu X menunjukkan suhu, sumbu Y menunjukkan jumlah mentah
Ada dua cara yang bisa dilakukan untuk mengatasi masalah ini:
1: Telah diperbaiki kompensasi suhu kapasitor
Kapasitor kompensasi suhu adalah sensor yang memiliki karakteristik serupa dengan sensor-sensor lain yang digunakan untuk mendeteksi tingkat cairan.
Namun, sensor ini tidak bersentuhan langsung dengan cairan. Dengan kata lain, sensor ini harus tetap tidak terpengaruh oleh tingkat ketinggian cairan. Nilai mentah kapasitor ini digunakan sebagai acuan bagi sensor-sensor yang sebenarnya.
Karena sensor kompensasi suhu dan sensor sebenarnya memiliki karakteristik yang sama, pengaruh suhu terhadap kedua sensor tersebut akan sama.
Dengan cara ini, pengaruh suhu terhadap sensor pendeteksi ketinggian cairan dapat dihilangkan dengan menggunakan sensor kompensasi suhu sebagai acuan.
Perlu dicatat bahwa kompensasi suhu pada sensor pendeteksi tingkat cairan yang menggunakan sensor kompensasi suhu harus dilakukan baik saat tangki kosong maupun saat terdapat cairan di dalam tangki.
Apabila permitivitas dan suhu tidak diketahui, sensor referensi dapat digunakan untuk menggantikan kapasitansi referensi.
Gambar 2.2 menunjukkan contoh wadah yang dilengkapi dengan dua pelat sensor dan sebuah sensor referensi di bagian bawah. Hal ini dilakukan untuk memastikan bahwa sensor referensi tetap dapat mengukur cairan meskipun tingkat pengisiannya rendah. Konfigurasi ini menghasilkan pengukuran rasio metrik. Artinya, rasio antara sensor tingkat dan sensor referensi akan selalu sama, terlepas dari sifat bahan atau suhu.
Dalam konfigurasi ini, kedua parameter tersebut akan memengaruhi kedua sensor dan karenanya akan menyeimbangkan dirinya sendiri di antara keduanya.
2: Algoritma perangkat lunak pada garis dasar
Algoritma perangkat lunak untuk mendeteksi sentuhan jari dengan sensor kapasitif mencakup nilai acuan yang merupakan versi hasil penyaringan dari nilai mentah. Nilai acuan ini memantau perubahan lingkungan yang lambat pada nilai mentah, dan biasanya disebut sebagai garis dasar.
Garis dasar digunakan untuk mendeteksi adanya jari dalam kasus deteksi sentuhan. Dalam pengukuran tingkat cairan, garis dasar dapat digunakan untuk melacak perubahan pada nilai hitung mentah. Perubahan suhu biasanya terjadi secara perlahan; oleh karena itu, pengaruhnya terhadap nilai hitung mentah juga terjadi secara perlahan.
Dalam kasus seperti itu, dengan nilai-nilai parameter pembaruan baseline yang tepat, baseline tersebut dapat digunakan untuk mengkompensasi fluktuasi suhu pada hitungan mentah.
Jika pengaruh suhu terhadap jumlah sinyal mentah terjadi dengan sangat cepat, maka sebaiknya digunakan kapasitor kompensasi suhu sebagai gantinya.
Salah satu efek sekunder dari suhu adalah kondensasi. Cairan yang suhunya jauh lebih rendah daripada suhu udara sekitar dapat menyebabkan terbentuknya kondensasi pada permukaan sensor. Kondensasi dapat menyebabkan peningkatan kapasitansi, yang pada gilirannya mengakibatkan peningkatan kesalahan pengukuran.
Kondensasi selama pengujian pada suhu rendah dapat dikurangi dengan mengisolasi permukaan sensor.
Pendekatan lain adalah dengan menyediakan celah udara isolasi berukuran kecil di antara wadah cairan dan substrat sensor. Untuk mendapatkan kinerja terbaik, celah udara tersebut sebaiknya tidak lebih besar dari 3 mm.
Cara menghindari efek tepi
Tubuh manusia sendiri dapat menimbulkan banyak kapasitansi parasit dan karenanya mengganggu hasil pengukuran.
Kandungan air yang tinggi dalam tubuh manusia menyebabkan perbedaan potensial antara pelat sensor dan karenanya memengaruhi hasil pengukuran.
Kapasitansi parasit tambahan ini akan diukur dan akan menyebabkan distorsi pada hubungan tingkat pengisian, sebagaimana terlihat pada simulasi pada Gambar 2.4.
Salah satu cara untuk mengurangi pengaruh parasit eksternal adalah dengan memasang pelindung di sekeliling sensor level, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.
Sebuah wadah konduktif tambahan, yang tidak terhubung ke ground sensor, berfungsi sebagai pelindung terhadap kapasitansi parasit yang berasal dari luar.
Penting untuk memastikan bahwa ground sensor dan wadah tetap terisolasi satu sama lain agar sistem pengukuran terisolasi dari ground lingkungan.
Bagian 1 ini berfokus pada prinsip kerja, skenario penerapan, dan keunggulan sensor tersebut;
