基于電容檢測(cè)芯片的電容檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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3．2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
采用VC++6．0軟件和C++語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件。軟件功能主要包括設(shè)置參數(shù)，與下位機(jī)通信，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)圖形化顯示、存儲(chǔ)和讀取等。上位機(jī)軟件界面如圖4所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/180631.htm
4 精度測(cè)試與分析
進(jìn)行測(cè)試前，首先應(yīng)對(duì)電路的初始輸出進(jìn)行校準(zhǔn)。方法如下：將CSl、CS2設(shè)置為O，使用用高精度電壓表對(duì)MS3110芯片輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，輸出為O．497 192 V，將式(1)中的VREF修正為0．497192 V。
在電路板CS2IN位置上焊接一個(gè)1．8 pF多層陶瓷電容，用于模擬外部電容式傳感器；芯片內(nèi)部可調(diào)電容CS2由O逐步步進(jìn)到342 fF，以模擬傳感器電容的變化，步進(jìn)值為19 fF。具體寄存器參數(shù)設(shè)置如下：CSl設(shè)為O，為CF設(shè)9．728 pF，可調(diào)增益GAIN設(shè)置為2，V2P25設(shè)為2．25 V，其他參數(shù)均取手冊(cè)推薦值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)CS2取O時(shí)，測(cè)量值為1．960 021 pF。與電容標(biāo)稱(chēng)值的差異主要是由電容本身容差與電路的分步電容引起的。由式(1)可得：
CS2=(Vout-VREF)CF／(GAIN×V2P25×1．14) (2)
代入具體數(shù)值可得：
CS2=(Vout-0．497 192)×9．728／5．13 (3)
其中，Vout=(A／D采樣值／4 095)×2．25。精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所列(實(shí)測(cè)容值為10次測(cè)量的均值)。
測(cè)試結(jié)果表明，該電容式傳感器檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的檢測(cè)精度，平均誤差僅為0．879 fF，最大絕對(duì)誤差小于1．6 fF。由于MSP430F149集成的A／D轉(zhuǎn)換器為12位，當(dāng)CF取9．728 pF時(shí)，系統(tǒng)對(duì)電容的分辨率只有1．042fF。可見(jiàn)，A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率是制約檢測(cè)精度的重要因素。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，可考慮采用更高位數(shù)的A／D轉(zhuǎn)換器。
結(jié)語(yǔ)
本文基于電容檢測(cè)芯片MS3110設(shè)計(jì)了一款電容式傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，給出了設(shè)計(jì)要點(diǎn)和需要注意的問(wèn)題。該系統(tǒng)具有較高的測(cè)試精度，可用于電容式傳感器檢測(cè)與研發(fā)。
評(píng)論