Presné meranie kapacity

Predmet	Blok čítača a časovača (M8C) API čítača a časovača (M8C) Generovanie časových intervalov (M8C) Meranie času a frekvencie (M8C) Presné meranie kapacity Meranie polohy pomocou magnetostrikčného senzoru Šírkový modulátor PWM API PWM Riadenie modelárskeho servomotora pomocou PWM
Konfigurovateľné mikroprocesorové systémy
Tématická časť:
Čítače, časovače a šírkové modulátory PSoC

Princíp činnosti

Princíp činnosti modulu spočíva v presnom meraní času nabíjanía a vybíjanía kondenzátora, tvoreného elektródami kapacitného snímača. Pre zvýšenie stability a presnosti merania sú namerané údaje digitálne filtrované. Štandardná doba merania je 200 msec, v prípade potreby dynamických meraní je možné dobu merania skrátiť až na 1 msec. K modulu DS-C1000 je možné cez rozhranie I2C pripojiť digitálny teplomer s presnosťou merania +/-0.5°C. Pri súčasnom meraní kapacity a teploty je štandardná doba merania 500 msec.

Modul je štandardne vybavený sériovým rozhraním RS232 (voliteľne RS485 alebo USB), prostredníctvom ktorého komunikuje s nadradeným systémom. Štandardnou súčasťou modulu sú výstupné porty - analógový 8-bit DAC s rozsahom 0 ... 5V, šírkovo modulovaný 16-bit PWM výstup a negovaný PWM výstup, binárne výstupy LOW, NORMAL, HIGH a sériový výstup Tx_DATA pre pripojenie zobrazovacích modulov DynaView.  Úrovne a stavy výstupných portov sa obnovujú priebežne po každom meraní a závisia od aktuálne nameranej hodnoty kapacity. Pomocou sériového rozhrania RS232 je možné definovať limitné hodnoty ''''L a ''''H, ktoré určujú dolnú a hornú hranicu, pre ktoré sú definované stavy výstupov a sú zároveň aj kalibračnými úrovňami snímača. V prípade potreby[1]ručnej kalibrácie je možné hodnoty ''''L a ''''H nastaviť pomocou dvoch tlačítok, ktoré sa nachádzajú na doske modulu. Výstupné porty je možné použiť na indikáciu nameranej hodnoty alebo na riadenie ďalších veličín, súvisiacich s meraným procesom.

K nameranej hodnote kapacity je možné priradiť kalibračnú funkciu f=Ax+B, (A-kalibračný koeficient, B-offset), touto funkciou je prepočítavaný výsledok merania, limitné hodnoty ''''La ''''H sa vzťahujú k výsledku kalibračnej funkcie.  Všetky kalibračné a identifikačné údaje jednotky, ako aj formát dát vysielaných do rozhrania DynaView sa ukladajú do vnútornej EEPROM pamäte modulu. V prípade potreby je možné vlastnosti modulu jednoducho preprogramovať pomocou obyčajného sériového terminálu alebo dodávaného programového vybavenia.

Meranie kapacity:

• Rozsah: 0-1000pF
• Presnosť: 0.1%(z maximálneho rozsahu)

Meranie teploty:

• Rozsah: -25°C- +125°C
• Presnosť: +/- 0.5°C(10 až 80°C )

+/- 1°C(-10 až 85°C )

Komunikácia:

• RS232,19200Bd

Rozhrania:

• Tx-Data sériové rozhranie TTL, 19200Bd
• PWM 0 … 100%
• logické výstupy pre stavy <LOW, NORMAL, >HIGH
• analogový výstup 0 … 5V

Princíp merania

Neznáma kapacita Cx je pripojená k meraciemu obvodu pomocou kapacity Cv. Hodnota kapacity Cv je omnoho väčšia ako môže byť maximálna hodnota kapacity Cx.

Princíp meranie je založený na periodickom nabíjaní a vybíjaní kapacity Cx na polovičnú hodnotu napájacieho napätia. Teda doba vybíjania a nabíjania je úmerná kapacite Cx. Doba nabíjania a vybíjania nezávisí od napájacieho napätia, pri splnení podmienky Cv>>Cx je určená len hodnotouCx.

Zapojenie spínačov

Riadenie nabíjania a vybíjania kondenzátora sa uskutočňuje pomocou spínačov S1až S4. Spínanie jednotlivých spínačov je vyobrazené na obrázku.

Spínanie jednotlivých spínačov

Na obrázku je zobrazené klasické analógové zapojenie kapacitného hladinomera.

Zapojenie pomocou mikrokontrolera PSoC CY8C27143.

Bloková schéma

Zdroj : http://www.discovercircuits.com/PDF-FILES/capgage.pdf