新型测量方法催热电容传感器在汽车中的应用

 定制案例     |      2022-06-21 11:15
本文摘要:过去,由于被指出具备无法掌控、容易加载、更容易老化和温度拒绝严苛等特点,电容传感器很少用作汽车电子之中。但另一方面,它们也具备生产成本较低、外形适应环境非常简单、功耗低等特性,从而推展了它们的应用于。如今,一种新型测量技术的经常出现,使得汽车中电容传感器的应用于数量大幅度快速增长。 宏观上谈,电容传感器一般来说是通过将电容转换成电压、时间或者频率等另一种物理变量来展开分析。而在微观上,电容传感器早已长年用作汽车之中;微机械加速度传感器就是基于这个原理设计的。

米乐m6在线登录

过去,由于被指出具备无法掌控、容易加载、更容易老化和温度拒绝严苛等特点,电容传感器很少用作汽车电子之中。但另一方面,它们也具备生产成本较低、外形适应环境非常简单、功耗低等特性,从而推展了它们的应用于。如今,一种新型测量技术的经常出现,使得汽车中电容传感器的应用于数量大幅度快速增长。

宏观上谈,电容传感器一般来说是通过将电容转换成电压、时间或者频率等另一种物理变量来展开分析。而在微观上,电容传感器早已长年用作汽车之中;微机械加速度传感器就是基于这个原理设计的。这些常常用来检测电荷转移。

一种用作观测电容的新方法使用改良后的-转换器的输出级来检测出有不得而知的电容,并将其转换成数字信号。这种方法用于了电容数字转换器(CDC),在本文中要与几个可以用作汽车的电容传感器原理一起阐释解释。文末也不会简要解释另一种可选方法。

电容数字转换器要形象叙述CDC,我们必需对-转换器原理不作一番讲解。图1是-转换器的简图。为了确切地理解其工作过程,首先我们看积分器的输出,经过长时间间隔后,该值必需维持为零。

短时间微小的阶跃信号不会转变成斜坡信号。通过将基准支路的输入提升到与输出支路的值完全相同来超过零平均值,反过来这还受到较为器输入的影响。这将参考点转变成具备逻辑1的并联电容。电容电池然后反过来获取给积分器,这样积分器获得一个胜的参照电压。

因此输出端的高压造成大量逻辑部分,它们反过来频密地运用(胜)参照电压。密度通过下面的数字滤波转换成一个数字化的数值。

经典的-转换器将不得而知的电压与未知的电压相比较,即使用两个未知的电容(一般来说大于)做为此较为。事实上是对电荷展开较为,因此电容可以用公式Q=C*V来较为,如果两个电压都未知(在此所取完全相同的电压值)。

实时电压信号也必需获取给输出支路,图2表明的是电容数字转换器。这种方法带给了很多益处。由于与-转换器的关系密切,其众所周知的特性可以改良并接纳,这些特性还包括低噪声诱导、低频时的高分辨率,以及能经济有效地构建低精确度。

-转换器,完全没值得注意,具备一个相近的输出结构,因此有所不同的尤其结构可以限于于类似的测量任务,例如极低的电流输出、仅次于准确性或者更高的截止频率。  如果我们细心地检视图2,可以确切看见更好的优点。

寄生电容在最初的近似值中不扮演着任何角色。一个在节点A趋向于零的寄生电容具备零电位。

节点B不为零,但是它由一个确认的较低电阻电位电池,因此在该节点的寄生电容将电池到一个平均值而不影响测量结果。节点A到B的寄生电容总是与测量元件并联,并且一般来说不会经常出现一个偏移量。现有的电容数字转换器能获取十分好的性能。

米乐m6在线登录

例如ADI的AD7745可超过24位分辨率和16位精度。图1:-转换器的简图图2:电容数字转换器电容式传感器以前的电容分析系统拒绝测量的电容较为大,以及认识时电容值的变化很大。

对传感器制造商来说,必须充足大的变化常常不会带给问题,而在较小的电容传感器却会经常出现。例如,典型的150pF湿度传感器不仅非常便宜(因为较为大),还更容易错误,且长时间的稳定性也较好。电容器的电容可以根据它的结构来计算出来:C=orA/d其中,o是真空介电常数,r是材料的介电常数,A是所用的导板面积,d则是两个电极之间的距离。

除少数值得注意(如压力传感器),所有电容传感器都是利用导板表面或电介质的变化来测量电容的转变。大多数传感器可以被区分成两类:一类是导板面积(几何)变化的(如液位传感器或偏移传感器);另一类是倚赖r变化的(如相似传感器或湿度传感器)。

湿度传感器是电介质传感器的经典例子,用于湿度脆弱聚合物层作为电介质。随着湿度的减少,冲刷更加多的水分子,因此r减小。传感器检测液体(如油或燃料)的纯度,实质由两块相同的导板包含,液体自身构成电介质。必须的液体特性根据经验来确认(例如:油或燃料中减少的水份)。

温度起着决定性的起到,也必需可信地确认。测量电介质变化的非常简单的相似传感器,一般来说必须最简单的测量电子学。图3:图4:图5:在许多情况下,相似传感器在印制电路板还包括两个导体。中间媒介电介质的值十分小(相似1)。

如果一个物体,例如手,移动到电容器的电子区域,它就转变电容。人体的构成多达90%水,因而电介质的值十分大(大约50)。遥控电源非常容易生产,因而使得诸如无钥匙点燃或对电动窗的箝位维护之类的应用于沦为有可能。无钥匙汽车一个最重要的必要条件是尽量使输出电流最低标准情况是高于100A。

多年以来制造商早已将-转换器展开优化,因此有数一些合适的体系结构。雨水传感器可以用一个类似于的方法来构建。它们更容易生产,性价比较高,而且尺寸也可以是一项优势。

然而,基于水滴光学反射的传统雨水传感器在挡风玻璃只有一个十分小活动区域,这就减少了系统灵敏度,造成反复经常出现干擦和没擦到的问题。几何变化传感器依赖几何变化的传感器的例子有压力传感器、液位传感器和偏移传感器-这些传感器都是非常简单地移动相同导板之间的电介质。

压力传感器用于具备相同尺寸的两块导板作为膜;由于导板有弹性,起到在传感器上的压力就不会转变它们之间的距离。由于热扩散,温度传感器必须考虑到转变的几何形状。

设想两个电极中的一个吸附在芯片上,另一个吸附在由金属或陶瓷包含的支架上,因此支架自己作为传感器。以陶瓷为事例,需要忍受十分低的压力和入侵的媒介。

与经典的惠斯通电桥相比较,电容压力传感器的主要优点是对输出电流的拒绝更加较低,使得他们尤其适合于诸如轮胎压力掌控之类的应用于。在一个液位传感器中,一对相同的导板水龙头在要测量的液体中。制造商需要以非常低的成本生产出有印制导体。第二对导板吸附在底部,可以检测出有由于温度或其他影响造成的电介质变化,如下图右图。

米乐m6登录入口

在所有方法中,都证实了-技术是十分令人满意的。许多情况下,无论如何数字滤波器都是适当的,它们可以用来构建必须的动态特性。例如,在液压传感器中必须十分宽的时间常数,而相似传感器必需适应环境变化了的四周环境(如湿度传感器要适应环境雨或冰)。

使用DDS技术的附加方法这种技术按照一个几乎有所不同的、稍微更加简单一些的方式来工作。另一方面,它可以用作测量复阻抗,还包括电感、电阻/电容或者电阻/电感传感器等。在这种情况下,传感器由一个未知的十分准确的频率来唤起。在此,必要数字式频率制备(DDS)技术十分限于。

图6:用DDS方法计算出来电阻的实部和虚部 这里,传感器的反应通过较慢的模数转换器和较慢的傅立叶分析记录下来。使用DDS方法,初始的振幅在任何时候都可准确地得知。用某种程度的方法,对其他频率的反应也可以测量出来。

电阻的实部和虚部可以据此计算出来出有,并且通过数字总线输入。几乎扫瞄仅有必须几百毫秒。此图对该方法展开了解释。该网络分析仪电路可以用作电容和电感传感器,某种程度也可用作记录运动或测量液体黏度的传感器,例如引擎或润滑油。

小结:电容传感器正在汽车中步入新生。新的方法在压力、液位、湿度、雨和相似传感器中早已证明取得了可行性顺利。使用-技术需要对有所不同的动态和精度市场需求获取灵活性的解决方案,并且使传感器系统具备及其较低的电源拒绝。

CDC设备早已用作几种汽车应用于,在许多其他领域的应用于正在减少。


本文关键词:米乐m6登录入口,新型,测量,方法,催热,电容,传感器,在,汽车

本文来源:米乐m6-www.qihuob2b.com