图4:基于赛普拉斯PSoC 4应用的接收传感器的信号反应显示,相比理想的传感器(绿色),实际传感器(红色)出现非线性响应
为了克服这一非线性问题,必须考虑当前启用的传感器信号和为未启用的传感器所保存的满信号数值动态计算得到满信号值。
温度补偿
温度会影响电容。随着温度的变化,电容值也会发生变化,这可能会引起液位测量的误差。为了获得精确的结果,必须对温度变化进行补偿。
补偿温度的方法之一是使用虚拟传感器。虚拟传感器的温度、电容变化特性与真实的传感器相同,因此温度对这两种设备的影响力是等效的。在正常运行期间,虚拟传感器的信号变化用于抵消真实传感器因温度而产生的信号变化。
传导性干扰
用于液位测量的传感器和虚拟传感器应放置在远离人体等导体物质的地方。如果传感器位于导体附近,那么很有可能出现错误的测量结果。避免这一问题的唯一方式,是在测量部分和其他导体之间采取合适的绝缘措施,这样导体就不会增加用于测量液位的传感器的电容。
无论是执行基本的功能(如监测咖啡机液位),还是提供增值服务(如盛放橙汁的盒子快要空的时候提醒用户),液位测量都能大大改善消费者的产品体验。电容传感是稳定而可靠的解决方案。
正如本文所述,这项技术十分直观,但要取得精确的结果还是有一定的挑战性。同时,设计洗衣机或咖啡机的设计师会将自己的精力放在电器的性能上,而不是液位传感器这种细枝末节上。幸运的是,传感器的功能可以集成在一些微型控制器上,如赛普拉斯的PSoC 4系列可编程片上系统控制器。开发人员可以利用这项技术轻松地加入电容感应能力,同时把注意力放在食物的低温保鲜或者煮上一杯满意的咖啡等关键功能上。