電容式液位計電子元器件檢測

液體填充在板之間，等效形成電容，液面浸沒的多少會改變電容大小，從而間接反映液位的高低。

圖1

在測量的導體上我們使用的是吸液探針。探針是一個空心的導體，具有一定的電容量，當探針接觸到液體表面的瞬間，探針對地的電容會突然增加。通過對電容數值變化檢測就可以得知探針是否接觸到頁面。

圖2

2.信號處理電路

圖3 液面檢測原理圖

電路總共分為6部分

1.方波發生電路

2.高通濾波電路

3.整流電路

4.低通濾波電路

5.電壓比較器

6.電平轉換電路

3.工作原理

由液面檢測原理可知，當探針碰到水面的瞬間，輸入電容量會發生變化。NE555產生一個方波，輸入電壓跟隨器的波形為具有一定直流偏置的方波信號，當探針接觸的時候，電容瞬間增大改變了方波信號的幅度并由于RC延遲變成了三角波，TEST1端信號變化如圖。

圖4 TEST1信號變化

信號經過精密整流之后變成只有正電壓信號，TEST2端信號變化如圖。

圖5 TEST2信號變化

直流信號通過低通濾波器輸入到電壓比較器；電壓跟隨器的正向輸入端連接一個數值較大的電容10uF。在電容未發生變化的之前，正相輸入端的電壓永遠大于反向輸入端的電壓，比較器的輸出+5V，三管導通，輸入單片機信號為低。

當探針接觸到液體表面的時候由于其幅值發生較大變化，輸入正相輸入端的電壓突然減小而由于電容兩端的電壓不能發生突變，導致反向輸入端電壓高于正相輸入端，此時比較器輸出為-5V，三管截止，輸入單片機信號為高，TEST3端信號變化如圖。

圖6 TEST3信號變化

但由于電容存儲的電荷有限，經過一段時間正相輸入端的電壓將再次超過反向輸入端，所以在接觸液體的瞬間可觀察到指示燈閃爍一下就立即熄滅。通過設置單片機電平捕獲便可判斷探針是否接觸到水面。

4．總結

以上的思路只是針對液面進行，也就是說探針一接觸到液面就會有信號，但無法檢測探針進入液體的深度。不過我們可以對電路進行改造，將比較器電路和電平轉換電路去電，然后信號直接接到單片機的ADC引腳上，便可識別進入液面的深度。但測量電容式液位計中液體深度對電路的精度比較高，所以電路還需要繼續優化方可實行。