新型测量方法催热电容传感器在汽车中的应用

遥控开关非常容易制造，因而使得诸如无钥匙点火或对电动窗的箝位保护之类的应用成为可能。无钥匙汽车一个重要的必要条件是尽可能使输入电流最低--标准情况是低于100A。多年以来制造商已经将Σ-Δ转换器进行优化，因此已有一些适合的体系结构。

雨水传感器可以用一个类似的方法来实现。它们易于制造，性价比较高，而且尺寸也可以是一项优势。然而，基于水滴光学折射的传统雨水传感器在挡风玻璃只有一个非常小活动区域，这就降低了系统灵敏度，导致重复出现干擦和没有擦到的问题。

几何变化传感器

依靠几何变化的传感器的例子有压力传感器、液位传感器和位移传感器－这些传感器都是简单地移动固定导板之间的电介质。压力传感器使用具有固定尺寸的两块导板作为膜；由于导板有弹性，作用在传感器上的压力就会改变它们之间的距离。

由于热扩散，温度传感器需要考虑改变的几何形状。设想两个电极中的一个附着在芯片上，另一个附着在由金属或陶瓷构成的支架上，因此支架自己 作为传感器。以陶瓷为例，能够承受非常高的压力和侵入的媒介。与经典的惠斯通电桥相比较，电容压力传感器的主要优点是对输入电流的要求更低，使得他们特别 适合于诸如轮胎压力控制之类的应用。

在一个液位传感器中，一对固定的导板浸没在要测量的液体中。制造商能够以非常低的成本制造出印制导体。第二对导板附着在底部，可以检测出由于温度或其他影响导致的电介质变化，如下图所示。

在所有方法中，都证实了Σ-Δ技术是非常令人满意的。许多情况下，无论如何数字滤波器都是必要的，它们可以用来实现必需的动态特性。 例如，在液压传感器中需要非常长的时间常数，而接近传感器必须适应变化了的四周环境(如湿度传感器要适应雨或冰)。

采用DDS技术的可选方法

这种技术按照一个完全不同的、略微更复杂一些的方式来工作。另一方面，它可以用于测量复阻抗，包括电感、阻抗/电容或者阻抗/电感传感器等。在这种情况下，传感器由一个已知的非常精确的频率来激发。在此，直接数字式频率合成(DDS)技术非常适用。

图6：用DDS方法计算阻抗的实部和虚部

这里，传感器的反应通过快速的模数转换器和快速的傅立叶分析记录下来。采用DDS方法，初始的相位在任何时候都可精确地获知。用同样的方法，对其他 频率的反应也可以测量出来。阻抗的实部和虚部可以据此计算出，并且通过数字总线输出。完全扫描仅需要几百毫秒。此图对该方法进行了说明。

该网络分析仪电路可以用于电容和电感传感器，同样也可用于记录运动或测量液体黏度的传感器，例如引擎或润滑油。

小结：

电容传感器正在汽车中迎来新生。新的方法在压力、液位、湿度、雨和接近传感器中已经证明获得了初步成功。采用Σ-Δ技术能够对不同的动态和精度需求提供灵活的解决方案，并且使传感器系统具有及其低的电源要求。CDC设备已经用于几种汽车应用，在许多其他领域的应用正在增加。

作者：Conor Powe

产品行销经理

仪器与汽车转换器事业群

美国模拟器件公司