無論是監(jiān)測(cè)咖啡機(jī)中的水位，還是當(dāng)奶瓶快要沒奶時(shí)發(fā)出提醒的智能冰箱。液位測(cè)量在提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，并從競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中脫穎而出。
技術(shù)干貨
● 電容感應(yīng)技術(shù)可以在任何環(huán)境因素下提供可靠的、強(qiáng)大的液位測(cè)量解決方案。
● 互電容傳感器不易受寄生電容的影響。
● 測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于合適的校準(zhǔn)、傳感器的線性度以及是否能夠消除影響性能的因素，比如傳導(dǎo)性干擾和環(huán)境變化影響。
說到電容感應(yīng)技術(shù)，我們首先想到的是不同設(shè)備的用戶界面所使用的電容感應(yīng)按鈕。但這是電容感應(yīng)技術(shù)的唯一用途嗎？非也。該項(xiàng)技術(shù)可用于任何系統(tǒng)輸入可能引起電容變化的應(yīng)用。電容傳感器在許多應(yīng)用中可以取代傳統(tǒng)技術(shù)，如液體位置測(cè)量、濕度感應(yīng)、金屬物體檢測(cè)等。它不會(huì)受環(huán)境條件變化的影響，同時(shí)更加可靠和穩(wěn)定。
液體位置測(cè)量也是咖啡機(jī)等家用電器的一項(xiàng)重要功能。它能探測(cè)咖啡機(jī)中的水位或者奶瓶容器中牛奶的液位，也能探測(cè)洗衣機(jī)中洗衣液的用量。液位測(cè)量分為兩種：
● 點(diǎn)液位測(cè)量：這種測(cè)量方式，傳感器被安置在容器上的不同的區(qū)域，用于檢測(cè)容器滿或空的狀態(tài)，并顯示單個(gè)的較低分辨率的不連續(xù)的液位高度。
● 連續(xù)液位測(cè)量：正如其名所示，這種傳感器可以精確探測(cè)到液位的細(xì)微變化。
每種傳感器都有其各自的使用方式。本文主要介紹連續(xù)測(cè)量和確保測(cè)量精度的一些重要因素。
目前已有多種液位測(cè)量方法，包括：
● 磁性浮子：將磁體安裝在一個(gè)隨容器液位變化而移動(dòng)的浮子上，并會(huì)促發(fā)桿體中密封的“舌簧開關(guān)”。這種解決方案具有很高的可重復(fù)性，但由于磁浮子的可移動(dòng)性，因此壽命較短，可靠性也較低。
● 超聲波傳感：傳感器傳輸?shù)揭后w表面的超聲波信號(hào)與反射的回波信號(hào)之間的延遲被轉(zhuǎn)換為相關(guān)容器的液位。此類系統(tǒng)可以探測(cè)的最大液位取決于收發(fā)器的結(jié)構(gòu)。測(cè)量會(huì)受到溫度、壓力和濕度等環(huán)境因素變化的影響。
● 導(dǎo)電測(cè)量：此類設(shè)備通過兩個(gè)導(dǎo)電電極測(cè)量傳導(dǎo)性。這種方法比前兩種更可靠，但無法用于可燃液體。
顯然，制造商需要更強(qiáng)大、更可靠、更精確且用途更廣泛的液位測(cè)量技術(shù)。電容感應(yīng)技術(shù)可以滿足這些需求。它不使用任何運(yùn)動(dòng)部件，能夠安全地用于易燃材料，且不會(huì)輕易受到環(huán)境變化的影響。
電容傳感基礎(chǔ)知識(shí)
電容感應(yīng)技術(shù)是最可靠的液位監(jiān)測(cè)方法之一。這是因?yàn)橐后w本身具有導(dǎo)電性，從而引起電容傳感器的電容發(fā)生變化。
電容傳感器分為兩種：自電容和互電容。自電容使用單個(gè)引腳作為傳感器，測(cè)量該引腳和地面之間的電容。這一電容被稱為寄生電容。液體對(duì)傳感器寄生電容的改變程度取決于液體體積。
互電容使用一對(duì)引腳。其中一個(gè)作為發(fā)送器(TX)，另一個(gè)作為接收器(RX)。這種方法測(cè)量的是兩者之間的電容，即互電容。液體會(huì)引起互電容的變化，而變化程度取決于液位。互電容是首選的液位測(cè)量方法，其主要原因之一是它無需測(cè)量傳感器的寄生電容。
互電容傳感器的應(yīng)用
讓我們了解一下互電容液位測(cè)量如何應(yīng)用于咖啡機(jī)。傳感器可監(jiān)測(cè)咖啡機(jī)液體容器中的水位。
圖1：安裝在咖啡機(jī)側(cè)面(黃色長(zhǎng)方形)的互電容傳感器PCB用于測(cè)量?jī)?chǔ)水容器中的液位
傳感器PCB由互電容傳感器組成，裝在咖啡機(jī)的隔板中，而隔板與儲(chǔ)水容器之間存在空隙(參見圖2)。傳感器的發(fā)送器和接收器位于其主板上，液體會(huì)改變它們之間的互電容。
圖2：液位測(cè)量系統(tǒng)正視圖–傳感器與儲(chǔ)水容器的相對(duì)位置
