基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统设计

介绍了一种基于Pcap01的微弱电容检测系统的硬件、软件设计和实验测试。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机STC12LE5A60S2最小系统以及供电电路构成。系统软件包括下位机的C程序和基于Labview软件实现的上位机。下位机实现了电容数据采集、Pcap01与单片机之间的SPI通信以及将数据发送给上位机的功能。上位机可实现数据处理、实时显示以及测试数据的存储。实验测试结果表明,该系统的数据检测均误差可低至2.909 3 fF。系统具有精度高,抗干扰性强,实时性的特点,实现了电容式生物传感器与接口电路的集成。

基于STM32与PCAP01的激光切割头随动系统设计

针对激光切割系统中,由于工件表面起伏不平和弯曲,造成切割质量不理想或切割头碰撞工件损伤或损坏的问题,提出了一种基于STM32与PCAP01的激光切割头随动系统设计。该系统通过PCAP01芯片获取激光切割头喷嘴与工件表面的板极电容值,经卡尔曼滤波后计算出喷嘴与工件的间距,驱动伺服电机实现激光切割头与工件间距的跟踪。实验表明,该激光切割头随动系统能够快速有效地跟随激光切割头与工件的间距,防止切割头与工件发生碰撞,提高激光切割质量。

基于Pcap01的MEMS电容压力传感器测量电路设计

基于TDC原理文中提出了一种用于MEMS电容式压力传感器的微弱电容测量电路。该电路以微处理器STM32F103为控制核心,通过SPI总线对Pcap01芯片进行时序控制,完成电容数据的采集、分析、处理和显示。该电路具有体积小、抗干扰性强、分辨率高和刷新频率高的特点。通过对10 pF以下的固定电容和MEMS电容式压力传感器测量验证新电路的性能。实验结果表明,电路在10 Hz刷新频率下有效精度位为16位,分辨率可达61 aF。

PCAP01与STM8的激光头电容测距传感器设计

针对激光切割系统中,由于工件表面起伏不平或弯曲,造成切割头与工件的距离变化不定且难以测量的问题,提出了一种基于PCAP01与STM8的电容测距传感器设计。系统硬件由微电容测量芯片PCAP01、单片机STM8以及供电电路等构成。该传感器通过PCAP01芯片检测激光切割头喷嘴与工件表面的板极电容值,由STM8芯片将采集的电容值转换成距离信息。该传感器具有精度高、抗干扰性强、测量频率快、可配置性强等优点,能有效满足激光切割系统中切割头位置测量调节的应用需求。

基于PCap01的智能多段式电容汽包水位计设计

为了解决差压式汽包水位计不能实现水位的全工况测量,使用中需要温度压力补偿及投用麻烦等缺陷,设计了一款智能电容水位计,该水位计传感器采用同轴圆筒式多段的电容传感器结构形式,传感器外极筒为一个整体,内极板设有多段,每段的间距足够小,电容的检测方法采用电容数字转换技术专用芯片PCap01,芯片集成了哈佛结构的数字信号处理器,通过编程能够实现多段传感器电容值的高速同时测量,单片机STM32F103C8T6通过SPI通讯接口控制电容值的读取,采集后的数据经过运算,通过D/A转换芯片AD421输出两线制标准的4m A^20m A信号,在4m A^20m A模拟信号的基础上叠加数字音频信号进行双向数字通讯。通过HART协议访问传感器的测量过程参数、设备组态、校准等信息。实验结果表明该水位计精度等级可以达到0.5,解决了水位测量的温度压力补偿问题,可以满足工业现场要求。

基于PCap01的电容式冰层测厚传感器系统设计

介绍了一种基于PCap01微小电容检测芯片以及电容法来测量河道冰层厚度的方法。水结成冰的过程中,电容值会随之发生变化,通过对电容值的检测可以间接的获得冰层的厚度。由于空气、水和冰的电容值较小难测量,现采用最新微小电容测量元件PCap01-AD、低功耗单片机MSP430F149、12864液晶显示模块和基于LabVIEW开发平台制作的上位机界面组成冰层厚度测量系统。其中PCap01-AD电容测量芯片通过SPI通信与单片机连接,上位机实现了数据的实时处理、显示和存储。实验结果显示,该系统结构简单,测量精度高,实用性强,功耗低,非常适合野外河道冰厚的测量。

基于Pcap01模块电路的A4纸张页数测量系统

根据生产生活需求设计一种基于Pcap01电容检测电路为核心的纸张测量系统,该系统采用STM32F103单片机作为主控芯片。介绍了电容测量原理及系统的软、硬件设计。装置外部的测量模块使用等面积的两块单面覆铜板作为检测电容的两级,纸张放置在两极板之间,电容检测电路就会测量出两极板间电容值的变化,再将电信号转换成数字信号通过SPI串行口通信传递给单片机进行处理,经过有限次的自校准学习,实现对不同数量的纸张进行精确测量,最终将处理完的结果在LCD12864液晶显示屏上显示。多次重复测量,最终结果的误差在可控范围内。通过曲线拟合得到拟合公式,表达出电容与纸张数之间的对应关系。实际测试表明,该装置系统完善、机械结构稳定、成本低廉、显示迅速、便于操作使用。

基于Pcap01的电容式液位传感器系统设计

为精确测量汽车油箱油量,利用电容量随极板间介质变化的原理,设计了基于电容转数字芯片Pcap01的电容式液位传感器测量系统。采用柱形电容传感器等措施,减小了寄生和杂散电容,并通过Pcap01内部寄存器的设置,实现了数据校准。该系统在自行设计的实验平台上进行了多次实验,结果表明,系统具有良好的精度和线性度,并最终提出了电容式液位测量方案。

基于PCAP01的高精度电容测量

电容测量技术在电子产品制造和维修中有着重要的意义及广泛的应用,文中提出了基于PCAP01单芯片方案的电容检测系统,给出了以单片机MSP430F149为核心的高精度电容测量系统的软硬件架构,该系统可实现高精度的电容测量。

基于Pcap01的微电容测量系统设计

为了解决机械测量仪器测量电容精度不高和速度不快的问题,该文基于PICOCAP测量原理,利用带有内部DSP单片机的单芯片电容测量方案PCAP01,设计电子测量系统实现微小电容的检测。该系统硬件主要由PCAP01芯片及其应用电路,搭配STM32最小系统、供电电路以及OLEDssd1306显示模块组成。系统软件包括电容数据采集、Pcap01与STM32之间的通信以及数据转换、STM32与OLED液晶显示器之间的通信、OLED的显示等。通过最后测试结果分析可知:基于Pcap01的微电容测量系统可以完成从几fF—几百nF的电容测量,测量周期最低可达us级。该设计可以被应用于液位测量、物位测量、加速度测量等微电容传感器测量领域。

电容式湿度传感器的设计

为了能够更好解决测量流动蒸汽湿度准确度低、难度大等问题,设计了一种电容式湿度传感器,其为同轴圆筒式多极电容传感器结构,利用电容数字转换技术芯片PCap01进行电容值的检测,通过SPI通信方式将测量结果传输到STM32单片机中进行处理,采用AD421将输出结果转换为标准的4~20 m A信号。实验结果表明,在一定温度下,随着产生湿度的变化,湿度与输出电流呈线性关系,当产生的湿度不变时,电流趋于稳定状态,该设计能够进行湿度的测量。

基于RDC的高精度智能温度测量系统设计

传统的温度测量系统采用恒流源电路和信号调理电路,降低了电路稳定性和精度。为了解决此缺陷,研制了一款高精度温度测量装置。该温度传感器采用德国贺利氏薄膜铂电阻PT1000芯片。利用基于电阻数字转换技术的专用电阻测量芯片PCap01进行电阻高精度测量。测量结果通过SPI通讯接口传送给单片机,经过单片机数据处理之后,通过16位D/A转换芯片AD5420输出标准的三线制4m A^20m A信号。并同时应用HART调制解调芯片AD5700-1芯片在4m A^20m A模拟信号的基础上叠加数字音频信号进行双向数字通讯。在三线制4m A^20m A接口上实现了HART通信功能,解决了两线制HART变送器对整机功耗的限制。由于系统采用电阻单芯片测量方案,实现了微型化,具有自检功能并支持HART协议实现了智能化。实验结果表明温度测量系统测量,符合工业标准,误差小于0.006°C,实现了温度的高精度测量,并解决了的两线制HART变送器的功耗问题。

高精度微电容检测系统的设计

针对微弱电容信号检测的问题,设计了一种基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统。系统硬件主要由微电容测量芯片Pcap01、单片机MSP430最小系统以及供电电路组成。系统软件主要实现了微小电容采集、Pcap01与MSP430之间的SPI通讯以及通过RS485通讯将数据发送到上位机界面显示。实验证明,该系统测量电容的误差可以低至4.114 7 f F,具有精度高、抗干扰强等优点。

大口径自适应镜面微位移测量系统设计

针对大口径自适应副镜镜面变形量小、变化频率高、微变形难以精确测量的难题,设计一种基于电容检测芯片Pcap01-AD和STM32F103的镜面变形检测系统。首先,根据音圈电机驱动的变形镜的特点提出基于电容位移传感的变形镜微变形测量方案。然后,进行该测量系统的硬件和软件设计,其中硬件部分由电容检测芯片Pcap01接口电路、单片机STM31F103最小系统和供电部分构成,软件部分包括实现电容数字信号采集的C程序设计、Pcap01-AD与单片机的通讯程序和数据处理程序。最后,设计实验平台进行多次试验。试验测试结果表明,在变形镜±50μm的位移区间内,测量灵敏度为200pF/3μm,10nm的位移量对应的电容变化为0.067pF。该系统测量精度高、误差小、检测效率高,能够用于自适应镜面的变形检测,同时也适用于其他微小位移的检测。

电容式触觉传感器信号检测系统的设计

信号检测系统对电容式触觉传感器的分辨力、稳定性和信噪比都有重要影响.设计了一种基于PCap01电容数字转换芯片的电容式触觉传感器的信号检测系统,采用FPGA控制多路开关选通电容式触觉传感器的触觉单元并进行阵列式扫描,通过SPI通信读取PCap01的测量结果后通过USB通信将数据传输给上位机,在上位机中以三维柱状图和曲面图动态显示电容式触觉传感器表面的受力情况,系统的采样速率可达15帧/秒.实验结果表明,设计的信号检测系统可以满足电容式触觉传感器的需求,通过采集的数据可以获取电容式触觉传感器表面的受力信息.

同轴电缆电容感测式水位传感器设计

针对传统水位传感器在恶劣水质条件下存在可靠性不高、测量精度低的问题,文中提出一种同轴电缆电容式水位测量方法,以特殊构造同轴电缆作为传感敏感元件,研究其将水位转为电容参数的传感机理,采用PCAP01电容数字转换方案,运用拟合与水位标定算法,设计了同轴电缆电容感测式水位传感器。实验结果表明,传感器在0.1～1 m水位范围内的测量精度可达0.01 m,稳定性良好,可应用于恶劣水质环境下的水位测量。

过滤分离器集水槽油水界位传感器设计

针对过滤分离器集水槽油水界位液位测量的实际问题,设计了新型传感器并搭建了检测系统。系统硬件部分主要包括动态微小电容采集模块、主控芯片模块、RS485转换模块和电源模块,软件部分主要包括电容检测芯片Pcap01的基本配置、主控芯片ATmega128与芯片通讯及数据处理、上位机液位计算程序等。多组实验证明传感器系统的精度较高,灵敏度较好,整体误差控制在3%以内,可满足过滤分离器集水槽油水界位液位的快速、高精度测量要求。

微小电容检测系统的设计及应用

针对在微小电容的检测中,传统模拟电路存在设计复杂,电容测量范围小等诸多局限性这一问题,设计了一种微小电容检测系统。该系统硬件主要由电容测量芯片Pcap01、单片机STM32F103C8T6最小系统、供电电路以及LCD液晶显示屏构成。系统软件包括下位机的C程序,实现了电容数据采集、Pcap01-AD与单片机之间的通信以及数据转换。实验结果表明,该系统结构简单,精度高,误差小,稳定性好,抗干扰能力强。能方便的应用于需要微小电容检测的场合,如电容式液位传感器等。

差分电容测量在微位移检测中的应用

在工程领域常常需要对一些相对微小的位移尺度进行测量。针对微位移检测的问题提出基于PCap01的差分电容测量微位移检测系统。介绍了差分电容测量的原理以及系统的硬件、软件设计。该系统实现了差分电容的测量,电容值到微位移量的转换,将得到的实际值存储并显示。通过试验数据分析,验证了方案的可行性;该检测系统电容测量精度高达0.01pF,实测微位移相对理论值最小误差仅0.13%,且实时性好,成本低。

基于TDC的高精度微电容测量系统设计

提出一种基于Pcap01AD的微小电容测量电路设计,可对0-100p F之间的微小电容进行高精度测量。该设计基于TDC(时间数字转换)原理,系统硬件主要由STM32F101C8T6单片机和Pcap01微电容测量芯片两部分组成。系统软件包括下位机软件和上位机软件,下位机主要完成对电容测量数据的读取以及发送至上位机,上位机则对数据作进一步处理和显示。实验证明,该系统的测量精度非常高,在以22p F为基础电容时,其测量最小误差率仅为9.8×10-7%。