电容式信号线性转换电压输出的应用电路CAV444

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1、万方数据2009焦第7期仪表技术与传感器InstrumentTechniqueandSensor2009No．7电容式信号线性转换电压输出的应用电路CAV444施林生1．N．Rauch2(1．上海芸生微电子有限公司，上海201108；2．AnalogMicroelectronicsGmbH公司，德国MAINZ)摘要：文中介绍一个电容式信号测量并输出线性的电压信号的应用电路CAV444。在19—2200pF的很大的电容变化范围内，输出线性的差分电压信号，工作电压5V，非常适合后级的信号再处理电路比如AD转换或单片机采集或者直接变送4—20mA输出。应用于电容式液位物位的测量、湿度传感器、物质

2、的含水量等。关键词：电容式传感器；C／V转换；线性转换中图分类号：TP272文献标识码：A文章编号：1002—1841(2009)07—0106—02Capacitance／VoltageTransmitterICwithLinearTransferFunctionSHILin．shen91，N．Rauch2(1．ShanghaiYunshengMlcroelectronics，Shanghai201108，China；2．AnalogMicroeleetronicsGmbH，Mainz，Germany)Abstract：ThenewCAV444isanintegratedcapacita

3、nce—to—voltagetransmitter(C／V—transmitter)．ThisICisparticularlysuit-ableforallmeasurementsdesignedtoconvertacapacitiveinputsignalwithalineartransferfunctionintoadifferentialandaajusta-blevoltagethatisproportionaltothechangeinthecapacitancetobemeasured．TheCAV444canbeused1t8inputcircuitforpro-ce$80r

4、applicationsorasstand—alone-1C．Itcanbeusedforlevelsensing，measurementofhumidity，materialidentificationandoh-jectdetection．Keywords：capacitiveinputsignal；G／Vtransducer；lineartransferO引言德国AMG公司(AnalogMicroelectronicsGmbH)在原有的电容电压测量转换集成电路CAV414和CAV424的基础上又新推出了一款电容电压测量线性转换集成电路CAV444(见图1)⋯。该款集成电路可以把电容式

5、的信号转换成线性的差分电压输出。输出的差分电压信号的零点和满度可以简单地用2个外接电阻进行调准。这样的信号对后级的信号再处理电路比如A／D转换或单片机采集或者直接变送4—20mA输出非常合适。它可以广泛应用于电容式液位物位的测量、湿度传感器、物质的含水量等。VrEMPGNDRAVCCVBCMRCM田1CAV444的电路方框图l电容的测量测量振荡器平板电容器的公式为r一丛一型。一d—d圆柱体电容器的公式为收稿日期：2009—04—13VREF，12weo占，hB_『1FLn——r式中：P。为真空介电常数，占o=8854x10。2；岛为材料介电常数；A为平板电容器的平板面积；d为二平板之间距离

6、；R为圆柱腔体外径；r为圆柱体内径；^为圆柱体高。作为电容传感器，通常是由其中的某一项物理量发生变化，例如面积，物质的介电常数，物质的液位高度等变化，从而引起电容值的变化，只要测出该电容的值就可以计算出所要测量的相应的物理量的变化情况。通过上面的2个电容器的电容计算公式，可以知道，通过CAV444的测量，可以将物质的介电常数占，，平板的面积4，圆柱体内的液位高度h等转换成与之成线性的电压信号。如果在电容传感器内的物质发生改变，也就是介电常数占，发生了变化(水为80，酒精为25，油为2，空气为1)，那么只要测出电容的变化值也就可以推断出在电容传感器内的物质的变化情况，可以区分出不同的物质。水

7、是一种介电常数很大的物质，一方面由于材料的吸湿性，会影响到材料的区分，但由此可以测量物质的含水龟；另一方面，材料的吸湿性可以用来作湿度传感器(电容式高聚物薄膜湿度传感器)。如果是圆柱体电容传感器内的液位高度h发生变化，那么传感器的电容也发生了变化，测量此时的电容值就可以推算出物质的液位高度。如果是物体的大小、形状发生了变化，也就是电容传感器的面积A发生变化，那么测出传感器的电容值就可以识别不同的物体或区别物体的形状。万方