实际测量电容式液位变送器时,由于单片机选用低功耗的msp430系列,内部有2.5 v参考电压源输出(增加一级跟随器以增大电流的驱动能力),可作为电容的充电电压 。理论上,当充电电阻一定,电容上的电压zui大值小于理论充电电压,因此实际选取 应小于或等于2.05 v。
本系统预使用的电容式液位变送器的电容值范围为50 pf一3 nf,测zui大电容3 nf时,软件设定采样频率为300 hz,考虑cpu处理数据和d/a输出时间,估算zui大充电时间t约为1.8 ms,r取经验值510 k13,,根据式(3), 取1.8 v。图7中,基准电压2.5 v由msp430单片机内部参考电压提供,经电阻分压后可调至1.8 v,输入到比较器正相输入端,电容器充电电压 输入到比较器反相输入端,r和c组成一个充电回路。
模拟开关选用低功耗的74hca066,由单片机中断控制打开与闭合。当u <1.8 v时,比较器输出检测到高电平;当 >1.8 v时,比较器输出检测到低电平。电容式液位变送器的单片机检测比较器的输出端信号,从而控制模拟开关的通断。电容充电时间t通过msp430单片机的计数器完成:
1)上电后单片机控制模拟开关闭合,对电容器放电,为*次检测做准备。
2)电容式液位变送器的电容器放电完毕后,单片机控制模拟开关断开,电容器通过电阻r开始充电,同时计数器计数开始。
3)检测比较器输出端,当输出出现下降沿时,立即读取计数值,同时将模拟开关闭合,使电容器放电,继续下一次测量。
4)连续测量数次取平均值作为电容充电时间的计数值,根据计数周期计算出时间t,由公式(4)可得电容值。
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