應(yīng)用在測量電介質(zhì)的厚度、物位中的電容傳感芯片

電介質(zhì)是能夠被電極化的絕緣體。電介質(zhì)的帶電粒子是被原子、分子的內(nèi)力或分子間的力緊密束縛著，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下，這些電荷也只能在微觀范圍內(nèi)移動，產(chǎn)生極化。在靜電場中，電介質(zhì)內(nèi)部可以存在電場，這是電介質(zhì)與導(dǎo)體的基本區(qū)別。

電介質(zhì)

電介質(zhì)包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等范圍廣泛的物質(zhì)，也包括真空。固態(tài)電介質(zhì)包括晶態(tài)電介質(zhì)和非晶態(tài)電介質(zhì)兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場作用下產(chǎn)生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化，能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象的物質(zhì)統(tǒng)稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過程，也歸入電介質(zhì)。

電介質(zhì)分類：

1、分子的等效正電中心和等效負(fù)電中心：電介質(zhì)均由分子和原子組成，每個分子中所有正電荷對外界作用的電效果可以等效為集中在某一點的等效點電荷的作用效果，這個等效點電荷的位置稱為分子的正點中心；同理，每個分子中所有負(fù)電荷對外界作用的電效果可以等效為集中在某一點的等效點電荷的作用效果，這個等效點電荷的位置稱為分子的負(fù)點中心。

2、有極分子電介質(zhì)：電介質(zhì)中各分子的等效正電中心與等效負(fù)電中心不重合的電介質(zhì)；正點中心和負(fù)電中心分別可用等量異號電荷代替，二者有一相對位移，這樣每個分子對外界的電性效果可以等效為一個電偶極子的作用。

3、無極分子電介質(zhì)：電介質(zhì)中各分子的等效正點中心與等效負(fù)電中心重合的電介質(zhì)。

電容式傳感器可以通過測量電介質(zhì)的厚度、物位來獲取有關(guān)介質(zhì)性質(zhì)的信息。由于電容式傳感器可以測量液位和位移，因此它可以用于測量電介質(zhì)的厚度和物位。此外，電容式傳感器還可以通過測量溫度、濕度等參數(shù)來間接測量電介質(zhì)的厚度和物位。通過這些測量數(shù)據(jù)，可以得到介質(zhì)性質(zhì)的相關(guān)信息，從而更好地理解和預(yù)測介質(zhì)的性質(zhì)和行為。

數(shù)字電容傳感芯片 - MDC04

這里小編推薦一款由工采網(wǎng)代理的國產(chǎn)品牌MYSENTECH推出的電容傳感芯片，高精度數(shù)字電容傳感芯片 - MDC04，該芯片是高集成度的數(shù)字模擬混合信號傳感集成電路，芯片直接與被測物附近的差分電容極板相連，利用不同物質(zhì)介電常數(shù)的區(qū)別，通過放大、數(shù)字轉(zhuǎn)換、補償計算電容的微小變化來實現(xiàn)物質(zhì)成分的傳感。芯片內(nèi)部集成高精度16bit模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC電路，其電容分辨率為0.1fF，線性度誤差小于0.3%。此外，芯片內(nèi)置精度0.5°C的溫度傳感電路，可用于溫度補償及其他溫度傳感場景。

MDC04為4通道測量，芯片可以直接與被測物附近的差分電容極板連接，通過IIC或單總線數(shù)字接口輸出測量值。芯片內(nèi)部集成了信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、邏輯控制及補償單元，測量分辨率高達(dá)0.1fF，并且內(nèi)部還集成了溫度傳感器，可用于溫度補償或環(huán)境溫度測量等。

芯片測量工作方式靈活，可配置多通道測量組合，單次測量、周期性循環(huán)測量等工作模式。MDC04芯片支持?jǐn)?shù)字單總線和I2C雙通信接口，MDC02芯片支持?jǐn)?shù)字單總線接口。單總線接口支持長線纜、多節(jié)點的分布式傳感。

MDC04的供電電壓為2.0V-5.5V，工作時測量峰值電流500uA，睡眠電流0.2uA，封裝形式為3*3mm QFN20，該芯片和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，都具有很明顯的優(yōu)勢。

和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，MDC04具有寬測量范圍、寬工作電壓、低功耗、多種接口、內(nèi)置溫度測量、小尺寸、低成本等優(yōu)勢，可用于液位檢測、食品/土壤等水分含量測量、冰霜檢測、接近/手勢傳感等應(yīng)用場景。

數(shù)字電容傳感芯片 - MDC04主要特點：

接口:I2C/單總線
供電電壓:2.0V~5.5V
峰值電流:500μA
可配置固定測量范圍:0~103.5pF
分辨率:0.1fF
溫度測量精度:0.5℃
工作溫度范圍:-55℃~125℃
線性誤差:<0.3%
可配置可變測量范圍:±15.5pF
待機(jī)電流:0.2μA
測量速度:3-20ms 可配置
封裝形式:QFN20

審核編輯 黃宇