基于Pcap01的电容式液位传感器系统设计

图4 软件流程图

3实验验证与结果分析

为验证系统的测量精度和性能，对样机进行了实验测试，采用30 cm高度的电容式传感器和93号汽油在自行设计的实验平台上进行多次实验。

图5 电容式液位传感器

3.1精度分析

传感器测得的电容值与参考电容的比率C/C参考存放于Pcap01的Res1寄存器中，对10 cm和20 cm高度的汽油进行多次测量，结果如表1所示。

Pcap01的测量比率范围为0～7.999 9，从测量结果可以看到，24位的测量结果可以稳定在高12位，去除整数位，小数位可以稳定在9位，则测量精度为20/（29-1）=0.04 pF.

3.2线性度分析

由式（1）可知，电容C与液面高度x成正比关系，图6为测量范围0～35cm，进给量为0.5 cm时的传感器电容值与高度值的变化曲线，从图中可以看出，系统具有较好的线性度。

图6 给进量为0.5cm时电容值与高度值的关系

4结束语

本文利用电容转数字芯片Pcap01，结合STM32对于电容数据的处理，充分考虑了信号的屏蔽与抗干扰等问题，通过在自行设计的实验平台上进行的测量精度与线性度分析实验显示系统具有较高的可靠性。利用Pcap01设计的液位传感器系统具有结构简单、精度高、测量范围广的特点，适合用于油箱、油库等的液位测量中。