一种电容式传感器的检测方法
阅读说明：本技术 一种电容式传感器的检测方法 (Detection method of capacitive sensor ) 是由 谢进 征林 陈阜东 丁志扬 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电容式传感器的检测方法,包括以下步骤：第一步,构建电容式传感器的检测电路,将被测电容CX和配套电阻R1形成震荡电路后,接入到时基芯片LMC555的触发脚和和保持脚；第二步,将时基芯片LMC555上电后,输入到单片机的频率捕捉脚；第三步,将采集到的频率转换为电容值；第四步,按照电容值初始值和最终值的比例关系,确定当前电容值。本发明的检测方法不需要高精度的ADC或电压比较器,就可以检测出被测电容,可大大降低成本。(The invention discloses a detection method of a capacitive sensor, which comprises the following steps: firstly, a detection circuit of a capacitive sensor is constructed, and a capacitor CX to be detected and a matched resistor R1 are connected to a trigger pin and a holding pin of a time-base chip LMC555 after forming an oscillation circuit; secondly, after the time base chip LMC555 is powered on, the power is input into a frequency capturing pin of the singlechip; thirdly, converting the acquired frequency into a capacitance value; and fourthly, determining the current capacitance value according to the proportional relation between the initial value and the final value of the capacitance value. The detection method can detect the measured capacitor without a high-precision ADC or a voltage comparator, and can greatly reduce the cost.)
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技术领域
】本发明属于传感器检测技术领域，涉及一种电容式传感器的检测方法。
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背景技术
】电容式传感器式现在用得比较多的一种传感器，通过电容连续变化值来描叙液位的变化，可以解决传统磁翻板无法连续测量的缺陷，同时需要单片机模块具备测量微小电容值的能力。
现有的电容检测方法，大多数是基于电容的充放电，通过模数转换芯片采集开始充电的电压和结束电压和充电时间，再根据电容充放电公式，计算出被测电容，这种方式有几个缺陷：(1)需要高精度的ADC或电压比较器；(2)对计时的精度要求很高，这会带来比较高的成本，且在电容较小的时候精度不高，导致测量不准；(3)电池供电的场景下，如果出现电源衰减，会导致测量值偏大。
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发明内容
】本发明提供一种电容式传感器的检测方法，以解决现有的电容检测方法存在的电池供电的场景下，如果出现电源衰减，会导致测量值偏大等问题。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种电容式传感器的检测方法，包括以下步骤：
第一步，构建电容式传感器的检测电路，将被测电容CX和配套电阻R1形成震荡电路后，接入到时基芯片LMC555的触发脚和和保持脚；
第二步，将时基芯片LMC555上电后，输入到单片机的频率捕捉脚；
第三步，将采集到的频率转换为电容值；
第四步，按照电容值初始值和最终值的比例关系，确定当前电容值。
进一步地，所述的电容式传感器的检测电路，包括电源负极GND、电源正极VCC、时基芯片LMC555、电阻R1、电容C1、被测电容CX。
进一步地，所述的电源负极GND包括第一电源负极GND、第二电源负极GND和第三电源负极GND。
进一步地，所述的电源负极GND的电压为0V。
进一步地，所述的电源正极VCC的电压为2.5～5.5V。
进一步地，所述的时基芯片LMC555包括8个管脚。
进一步地，所述的电阻R1为10K。
进一步地，所述的电容C1为100nF。
本发明的检测方法与现有的电容检测方法相比，具有以下几个优势：
(1)本发明可以连续测量传感器的电容值，使得液位一类的传感器，不再是离散的几个数值；
(2)本发明的检测方法不需要高精度的ADC或电压比较器，就可以检测出被测电容，可大大降低成本；
(3)现有的电容检测方法对计时的精度要求很高，这会带来比较高的成本，且在电容较小的时候精度不高，导致测量不准，而本发明可以在电容较小的时候依然保持较高的测量精度；
(4)本发明的检测电路不受供电电压的影响，在一定电压范围内能保持良好的精度，比现有的电容检测方法的测试方法要准确。
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附图说明
】图1是本发明的电容式传感器的检测电路结构示意图。
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具体实施方式
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下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例
由图1，时基芯片的管脚序号、代码及连接关系如下表所示：
由图1，元件标号、含义及规格如下表所示：
标号
含义
规格
GND
电源负极
2.5～5.5V电源负极
VCC
电源正极
2.5～5.5V电源正极
IC-8-LMC555
时基芯片
LMC555
R1
电阻
10K，0603封装
C1
电容104
100nF，0603封装
CX
被测电容
传感器电容
如图1所示，一种电容式传感器的检测电路，包括电源负极GND、电源正极VCC、时基芯片LMC555、电阻R1、电容C1、被测电容CX；所述的电源负极GND包括第一电源负极GND、第二电源负极GND和第三电源负极GND；所述的第一电源负极GND与时基芯片LMC555的第八管脚GND连接；所述的时基芯片LMC555的第一管脚V+连接电源正极VCC和电容C1一端；所述的电容C1另外一端连接第二电源负极GND；所述的时基芯片LMC555的第七管脚TRI为触发脚，连接被测电容CX的一端；所述的被测电容CX的另一端连接第三电源负极GND；所述的时基芯片LMC555的第六管脚OUT为频率捕捉脚，连接电阻R1的一端；所述的电阻R1的另一端连接被测电容CX、时基芯片LMC555的第三管脚和时基芯片LMC555的第七管脚；所述的时基芯片LMC555的第三管脚为输入保持脚；所述的时基芯片LMC555的第七管脚为触发脚。
本发明的电容式传感器的检测方法，包括以下步骤：
第一步，构建电容式传感器的检测电路，将被测电容CX和配套电阻R1形成震荡电路后，接入到时基芯片LMC555的触发脚和和保持脚；
第二步，将时基芯片LMC555上电后，输入到单片机的频率捕捉脚；
第三步，将采集到的频率转换为电容值；
第四步，按照电容值初始值和最终值的比例关系，确定当前电容值。
本发明的方法使用的时基芯片LMC555为一块价格便宜低功耗的时基芯片，利用电阻R1和被测电容CX的配合，在时基芯片LMC555的第六管脚OUT形成了一个方波脉冲，通过给电源正极VCC供电后，脉冲端口会输出一个占空比固定为50％的脉冲，幅值和电源正极VCC等高，这样即可测得CX＝1/(1.4fR)，其中f为输出脉冲的频率，R为R1，取10K。
经实际测得以下数据：
经测定，在整个2～1500pF范围内(见下表)，有明显的分辨率，使用一颗普通单片机的定时器捕捉功能，即可正确读出频率值，从而计算出对应的电容值。
经测试，由上表可知，在电池供电电压为2.5～5.5V以内，都能保持良好的精度，不受供电电源衰减的影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。