實際測量電容式液位變送器時,由于單片機選用低功耗的MSP430系列,內部有2.5 V參考電壓源輸出(增加一級跟隨器以增大電流的驅動能力),可作為電容的充電電壓 。理論上,當充電電阻一定,電容上的電壓zui大值小于理論充電電壓,因此實際選取 應小于或等于2.05 V。
本系統預使用的電容式液位變送器的電容值范圍為50 pF一3 nF,測zui大電容3 nF時,軟件設定采樣頻率為300 Hz,考慮CPU處理數據和D/A輸出時間,估算zui大充電時間t約為1.8 ms,R取經驗值510 k13,,根據式(3), 取1.8 V。圖7中,基準電壓2.5 V由MSP430單片機內部參考電壓提供,經電阻分壓后可調至1.8 V,輸入到比較器正相輸入端,電容器充電電壓 輸入到比較器反相輸入端,R和c組成一個充電回路。
模擬開關選用低功耗的74HCA066,由單片機中斷控制打開與閉合。當U <1.8 V時,比較器輸出檢測到高電平;當 >1.8 V時,比較器輸出檢測到低電平。電容式液位變送器的單片機檢測比較器的輸出端信號,從而控制模擬開關的通斷。電容充電時間t通過MSP430單片機的計數器完成:
1)上電后單片機控制模擬開關閉合,對電容器放電,為*次檢測做準備。
2)電容式液位變送器的電容器放電完畢后,單片機控制模擬開關斷開,電容器通過電阻R開始充電,同時計數器計數開始。
3)檢測比較器輸出端,當輸出出現下降沿時,立即讀取計數值,同時將模擬開關閉合,使電容器放電,繼續下一次測量。
4)連續測量數次取平均值作為電容充電時間的計數值,根據計數周期計算出時間t,由公式(4)可得電容值。
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