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隨著物聯網化(hua)和智(zhi)能化(hua)的(de)不(bu)斷演進，各(ge)行各(ge)業對(dui)液位(wei)和水分含(han)量監測的(de)需求(qiu)越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)多，要求(qiu)越(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)高。比如，各(ge)類液體的(de)液位(wei)連續測量，土壤墑情的(de)分層監測，空冰(bing)設備蒸(zheng)發器結(jie)霜監控，雨滴/雨量的(de)即時反饋，等等。

    傳統液位測量(liang)、開關(guan)控(kong)制和水分含量(liang)測量(liang)方法(fa)，如光學(xue)法(fa)、超(chao)聲波法(fa)、磁(ci)性原理、導電法(fa)、阻(zu)容振(zhen)蕩法(fa)等，對于(yu)(yu)這些新的(de)需求，要(yao)(yao)么結構設(she)計復雜、裝置(zhi)困難，要(yao)(yao)么干擾無法(fa)排(pai)除(chu)，要(yao)(yao)么只能(neng)做開關(guan)控(kong)制、不能(neng)連續(xu)測量(liang)，要(yao)(yao)么不是數字信號(hao)輸出(chu)無法(fa)用(yong)于(yu)(yu)智能(neng)控(kong)制，很難設(she)計出(chu)完美的(de)方案。

    為滿足液(ye)位(wei)和水(shui)分含量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)的新需求，敏源傳感自主研發的高精度數(shu)字(zi)單通道(dao)電容傳感芯片(pian)MDC01和四(si)通道電容傳(chuan)感芯(xin)片MDC04，精(jing)度高、調理范圍寬、數(shu)字(zi)化輸出、功耗低、電路簡單(dan)、裝置簡便，可基于其設計出能解決行業頑疾和痛點的解決方案。

>>產品優勢

1) 精(jing)度高。16bit ADC電(dian)(dian)路(lu)轉換(huan)，電(dian)(dian)容(rong)分辨率為0.1fF，線性度誤差小于0.3%。除了(le)水(shui)，對于(yu)介(jie)(jie)電(dian)常(chang)數小(xiao)的待測介(jie)(jie)質也(ye)非(fei)常(chang)敏感

2) 電容調理(li)范(fan)圍寬。可編程固(gu)定調理(li)范(fan)圍是0~100pF，可編程可變調理范圍±15pF ~ ±0.5pF

3) 電路簡(jian)單。待測(ce)電容(rong)直接與芯(xin)(xin)片相連，芯(xin)(xin)片輸(shu)出數字信號給(gei)上(shang)位機

4) 用途范圍廣。既(ji)可用于液(ye)位、食品/土壤(rang)等水分含量檢測，也可用于接近(jin)/手勢傳感等應用場景(jing)

5) MDC01/04分(fen)別為單通道和四通道的高精(jing)度電容調(diao)理芯片。單(dan)通道芯片MDC01用(yong)于單一(yi)測量(liang)功能，四通道芯片MDC04用于復雜測

   量功(gong)能

6) 內置精度為0.5℃的高精(jing)度溫度傳感芯片(pian)，可(ke)用于溫度補償

7) 和(he)(he)國外(wai)同類產(chan)品相比，具有更(geng)寬電容測量范圍，更(geng)寬工作(zuo)電壓、更(geng)低功耗和(he)(he)I2C/單總線多接口等優勢

>>應用電路

>>方案設計

1.電容傳感(gan)的工(gong)作原理和(he)基(ji)本(ben)知識

1) 根據電(dian)容量公式 的靈(ling)活運(yun)用，改變極(ji)板間介(jie)質(zhi)介(jie)電常數ε、極板間(jian)距d和極板有效面積S三(san)個(ge)參量中的任意一個(ge)量，均可使

   電容值C發生變化。改變ε，d和S不變(bian)，稱為變(bian)介電常數型；改變(bian)d或s，ε和s或d不變，稱為變極距或變面積型

2) 液位和水(shui)分含量(liang)測量(liang)通(tong)常需要固定裝(zhuang)置，一(yi)般(ban)采用(yong)變(bian)(bian)介電(dian)常數型；而接近、手勢檢測一(yi)般(ban)采用(yong)變(bian)(bian)極距或變(bian)(bian)面積型

3) 每(mei)個(ge)極板和導線對地(di)電(dian)容(rong)，稱(cheng)為(wei)寄(ji)生電(dian)容(rong)；極板之(zhi)間的(de)(de)電(dian)容(rong)稱(cheng)為(wei)互電(dian)容(rong)，互電(dian)容(rong)的(de)(de)最大特點是不易受寄(ji)生電(dian)容(rong)的(de)(de)影響(xiang)

2. 方案設計要點

1) 電容輸入方(fang)式的選擇(ze)：

   - MDC01/04 采用互電(dian)容差分輸入方式，實驗結果(guo)表明，可(ke)以很(hen)好避免周圍寄生電(dian)容的(de)干擾和影響(xiang)

2) 待測(ce)介質(zhi)的介電常數的考(kao)慮：

   - 待(dai)(dai)測(ce)物質(zhi)(zhi)的(de)介電(dian)常數越(yue)大，電(dian)容值變化越(yue)敏感。如(ru)果待(dai)(dai)測(ce)物質(zhi)(zhi)的(de)介電(dian)常數較(jiao)小，電(dian)容值變化量就較(jiao)小，比(bi)如(ru)石油。MDC01/04的

     分辨率為(wei)0.1fF，可識別微(wei)小的電容變化

   - ??通常，電容傳感技術測量液位采用非接觸方式，容器的介(jie)電常數小于液體的介(jie)電常數為佳

   下(xia)表為部(bu)分常規物(wu)質的介(jie)電(dian)常數