液位传感的电容传感器挑战和解决方案

基于电容传感器的液位传感也有其自身的挑战。这就像绝对电容感应。与触摸检测不同，需要测量液位的绝对值。

此外，温度和导电物体的存在等环境因素也会影响传感精度。影响液位传感的常见因素如下：

1. 温度漂移2. 罐体厚度3. 液体粘度4. 液体盐浓度5. 导电物体6. 传感器与罐体之间的气隙

温度漂移

传感操作期间的温度波动对性能的影响最为显着。使用手指激活的电容感应按钮(与液位感应相比)，随着时间的推移跟踪未被手指触摸的传感器值，以解决任何由环境温度引起的偏移。

这个补偿的非接触值称为基线。在触摸应用中，这是可能的，因为大多数时候，传感器没有被触摸。此外，相对较短的触摸事件提供了传感器值的大的瞬时变化。

在液位传感应用中，温度补偿更加困难，因为我们不能假设液位传感器没有被液体覆盖;它可以在任何时间长度内覆盖到任何级别。因此，我们必须通过使用算法和优化的传感器设计来补偿温度变化。

这种方法最大限度地减少了温度漂移造成的影响，温度漂移会影响液位传感系统中的许多参数。首先是要测量的电容。漂移会影响其他系统参数，例如积分电容器和电容感应引擎使用的电流。

由于这些变化，原始计数也会因温度而增加或减少。电容传感电路将测得的电容转换为数字计数，称为原始计数。

有两种可能的方法来解决这个问题：

固定温度补偿电容器温度补偿电容器是一种与其他用于检测液位的传感器具有相似特性的传感器。但是，它不会与液体直接接触。换言之，该传感器必须不受液位的影响。该电容器的原始计数用作实际传感器的参考。

由于温度补偿传感器和实际传感器具有相同的特性，因此温度对两个传感器的影响是相同的。这样，以温度补偿传感器为参考，可以消除温度对液位检测传感器的影响。

值得注意的是，使用温度补偿传感器对液位检测传感器进行温度补偿，必须在罐空时和罐内有液体时进行。

基于基线的软件算法 使用电容感应检测手指触摸的软件算法包含一个参考，该参考是原始计数的过滤版本。此参考跟踪原始计数中缓慢的环境变化，通常称为基线。

在触摸检测的情况下，基线用于检测手指的存在。通过液位感应，基线可用于跟踪原始计数的变化。温度漂移通常很慢;因此，它对原始计数的影响也很慢。

在这种情况下，通过适当的基线更新参数值，基线可用于补偿原始计数中的温度变化。如果温度对原始计数的影响非常快，则应使用温度补偿电容器。

温度的第二个影响是冷凝。比环境空气温度低很多的液体可能会导致传感器表面形成冷凝水。冷凝可能导致更高的电容，进而导致误差增加。

通过对传感器表面进行绝缘可以减少低温测试期间的冷凝。另一种方法是在液体容器和传感器基板之间提供一个小的绝缘气隙。为了获得最佳性能，气隙不应大于 3 mm。

储罐厚度

传感器响应取决于覆盖层厚度，该覆盖层厚度被视为传感器和待检测导电材料之间的绝缘材料。如果储罐厚度太高或有液体和无液体的信号变化太小而无法检测到，则可能会出现挑战。

水箱越厚，测量系统看到的电容越低。这会导致使用的信号更小。该问题的一种解决方案是针对测量电容的微小变化获得大信号。它可以通过以更高的分辨率扫描传感器来实现。

例如，如果在存在液体时以 9 位的分辨率扫描传感器，则原始计数增加 10。现在，如果分辨率增加到 13 位，则传感器的有效扫描持续时间是原来的 16 倍。以前的决议。在此分辨率下，对于相同范围的电容感应，信号将为 160。

液体粘度

使用电容感应，可以准确测量低粘度液体。但是，对于高粘度液体，清空水箱时留下的液体残留物会影响传感。它延迟了罐空的检测，这可能会导致问题。

因此，必须在设计上进行权衡以达到可能的最佳精度。例如，可以将水箱的内壁做成光滑的，这样液体就不会粘在壁上。

液体盐浓度

液体中的盐浓度影响传感精度。盐浓度越高，传感精度越低。在室温下，盐浓度的影响不是很高。然而，随着温度的升高，盐浓度的影响也会增加。

显示了 0.5-g/L 和 35-g/L 盐浓度与实际液位的偏差。重要的是要认识到盐浓度对准确性有影响。并且必须进行设计权衡以达到可接受的精度水平。

导电物体干扰

用于液体检测和温度补偿电容的传感器应远离人等其他导电物体放置。如果附近有导电物体，则报告错误结果的可能性更高。

所以这个问题的解决方案是通过使用屏蔽在传感电路和其他导电物体之间进行适当的隔离。

储罐和传感器之间的气隙

随着传感器和储罐之间的气隙增加，传感精度会降低。该问题的一种解决方案是提高传感器的灵敏度并使用适当的阈值和固件算法避免传感器之间的串扰。

审核编辑：汤梓红