基于555时基电路的电容式传感器测量电路_刘远社

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1、2015年5月西南民族大学学报(自然科学版)May.2015第41卷第3期JournalofSouth西南民族大学学报westUniversityforNa(ti自然科学版onalities(Natu)ralScienceEdition)Vo第l.4411N卷o.3doi:10.11920/xnmdzk.2015.03.013基于555时基电路的电容式传感器测量电路刘远社(西南民族大学电气信息工程学院，四川成都610041)摘要:由电容传感器和555时基电路构成多谐振荡器，将电容转化为频率，使电容的极距与频率成正比，再通过F/V转换器将频率转换为电压，由减法器输出与极板位移相应的电压，最

2、后由显示器给出被测的位移量．通过实验对比，取得了满意的效果，在2mm范围内测量非线性误差小于1.2%，能较好地满足实际测量要求．关键词:电容传感器，测量电路，时基电路，F/V转换器中图分类号:TP212文献标志码:A文章编号:2095-4271(2015)03-0338-03Capacitivesensormeasuringcircuitbasedonthe555timerLIUYuan-she(SchoolofElectricalandInformationEngineering，SouthwestUniversityforNationalities，Chengdu610041，P.R

3、.C.)Abstract:Capacitivesensormeasuringcircuitmadeupofthe555timerisintroduced.Thecircuitisamultivibratorofconvertingcapacityintofrequency，beingindirectproportiontothedistancebetweenplatsofcapacitor.ThefrequencyisconvertedintovoltagebyF/Vconvertor.Thevoltageiscorrespondingwithdisplacementoftheplat，

4、bythesubtracteroutput，byLEDdis-play.Thecircuitdesignachievesgoodresults.In2mmmeasurementrange，thenonlinearerrorisnotmorethan1.2%，thusabletosatisfyrequirementinfactualmeasurement.Keywords:capacitivesensor;measuringcircuit;timebasecircuit;F/Vconvertor1引言厚度等应用场合无法采用差动电容式传感器进行测量．而适合单电容式传感器的运算放大器电路需要调

5、电容式传感器结构简单、适应性强，可以进行非［9］制解调，且对交流电源电压的稳定性要求较高;调接触测量，广泛用于位移、厚度、压力、液位等方面的频电路和谐振电路虽然灵敏度高，但测量精度较［1-5］测量．但由于电容式传感器电容量小、阻抗高，输［10］低，非线性比较严重．基于555时基电路的电容式出信号微弱，易于受环境影响，所以对电容式传感器传感器测量电路，不需要调制与解调，且有较好的线的转换测量电路的研究一直受到人们的关注．从参量性和较强的抗干扰能力，可以使单电容式传感器在非转换方法上讲，可将电容转换为电压、电荷、时间或频电量电测及自动化控制方面发挥更好的作用．率等信号进行传输测量．从电容传感

6、器结构上看，有适合差动式结构的二极管双T型电路、差动脉冲调宽2原理［6-7］电路和交流电桥电路;有适合单电容式传感器的［8］电容式传感器是一个具有可变参数的电容器，它运算放大器电路、调频电路和谐振电路．一般的差将被测非电量转换成为电容的变化，测量电路再将电动电容传感器不论从传感器本身性能上还是从转换容的变化转化成易于观测的电参量．多数情况下，电测量电路方面都优于单电容传感器，但在一些位移、容传感器是以空气为介质的两个平行金属极板组成收稿日期:2014-12-21作者简介:刘远社(1963－)，男，汉族，陕西杨凌人，副教授，E－mail:ysliu419@sohu．com．第3期刘远社:基

7、于555时基电路的电容式传感器测量电路339的可变电容器，特殊情况也可以是同心圆筒形．从结SCx=(4)构参数变化分类，电容传感器有改变极板面积的变面(δ0－d)/ε0+d/εr积型、改变极板间距的变极距型和改变极板间介质的其中d为被测介质的厚度，εr为被测介质的相对变介质型．厂家生产的成品变极距型电容传感器一般介电常数．将其代入(1)式得都为差动式，目的是为了降低电容传感器本身非线性f=εrδ0－(εr－ε0)d=f－Kd(5)0