Questo circuito si basa sul progetto PCB del circuito di test della capacità del microcontrollore PlCl6LF874. I contenuti specifici sono i seguenti.
Come funziona il modulo di misurazione della capacità
Il diagramma a blocchi del principio di progettazione generale del modulo di misurazione della capacità è mostrato nella Figura 1, inclusi il circuito di gestione dell’alimentazione, il microcontrollore PICl6LF874, il sensore capacitivo, il circuito di condizionamento del segnale, il convertitore digitale di capacità PS021 e il circuito di interfaccia collegato al computer.
Il principio di funzionamento del modulo di misurazione della capacità è: il sensore capacitivo emette un debole segnale di capacità e il segnale di capacità passa attraverso il circuito di condizionamento del segnale. Entra nel convertitore capacità-digitale PS02l, l’intervallo di misurazione della capacità di questo dispositivo va da 0 a decine di nF (illimitato), dopo la conversione interna del dispositivo, attraverso l’impostazione dei registri interni del PS02l, si ottiene il valore richiesto; i dati vengono trasmessi tramite SPI al microcontrollore PICl6LF-874, i dati misurati vengono inviati al computer superiore (computer) tramite l’interfaccia di comunicazione seriale asincrona USART del microcontrollore e infine il programma applicativo del computer superiore visualizza i risultati della misurazione e salva i dati di test.
Connessione hardware del sistema
Questo circuito di misurazione necessita di un dispositivo di controllo per controllare la lettura e la scrittura dei dati. Viene selezionato il microcontrollore PICl6LF874 con struttura semplice, funzioni potenti e compatibile con l’interfaccia seriale SPI. Poiché l’interfaccia periferica di PS02l è SPI, il microcontrollore può controllare bene il lavoro di PS02l e i dati di misurazione possono essere inviati al computer host tramite l’interfaccia seriale USART. La connessione del microcontrollore è mostrata nella Figura 2 e il diagramma di connessione di PS02l è mostrato nella Figura 3.
Realizzazione delle funzioni software di sistema
Il software applicativo progettato in base a PS021 include programmi come rilevamento, controllo, elaborazione dati, gestione del database e interfaccia di sistema. In condizioni di velocità di esecuzione del programma e capacità di archiviazione, cercare di utilizzare il software per realizzare le funzioni hardware dei sistemi di strumenti tradizionali e semplificare la configurazione hardware. Inoltre, l’interfaccia è la “finestra” del sistema di test e degli strumenti virtuali, ed è il modo principale per il sistema di visualizzare le informazioni funzionali. La progettazione del software non deve solo raggiungere le funzioni, ma anche avere un’interfaccia bella. Dopo aver determinato la piattaforma hardware del sistema di test, la chiave è scegliere strumenti di sviluppo software appropriati per scrivere il software applicativo corrispondente. Il modulo di test è sviluppato in un linguaggio di programmazione grafica. L’ambiente di sviluppo può fornire un ambiente di sviluppo integrato, che è comodo per connettersi all’hardware dello strumento e ha una buona interfaccia utente. In base al principio del progetto del programma applicativo del computer superiore, si ottiene il software del sistema di test. Impostando alcuni parametri nell’interfaccia principale del software, il circuito hardware viene collegato al computer superiore e i risultati della misurazione possono essere visualizzati. I risultati della misurazione vengono visualizzati sull’interfaccia di visualizzazione dei dati, come mostrato nella Figura 4.
Prove e risultati
Utilizzare il software di cui sopra per misurare. Prima della misurazione, il sistema di misurazione deve essere calibrato. Durante la calibrazione, PS02l richiede che la capacità di riferimento Cref e la capacità misurata Cmeas siano nello stesso intervallo di valori di capacità, ovvero garantire che il rapporto Cmeas/Cref non superi il 25% (il valore limite di PS02l). La capacità di riferimento è una parte molto importante e ha un impatto diretto sulla qualità della misurazione nonché sulla stabilità della temperatura della misurazione. Materiali del condensatore consigliati: serie CFCAP (condensatori ceramici multistrato di Taiyo Yuden), condensatori ceramici COG o NPO. La resistenza di scarica Rdis è strettamente correlata al tempo di scarica, il tempo di scarica θ=0,7R (C+20 pF) e la costante di tempo θ varia da 2 a 10 μs (si consigliano 5 μs). Il valore di resistenza della resistenza di scarica calcolato in base alla formula.
Nel test, i condensatori fissi da 1, 2, 3, 5,1, 6,8, 8,2, 9,1, 12, 13, 15, 16,5 e 18 pF sono stati selezionati come condensatori misurati. Determinare la dimensione del condensatore di riferimento in base all’intervallo della capacità misurata e quindi determinare il valore di resistenza della resistenza di scarica in base alla capacità misurata e al valore della capacità di riferimento, combinato con il tempo di scarica, e infine selezionare la modalità di misurazione appropriata per la misurazione. Nel sistema calibrato, collegare un condensatore di riferimento al terminale di riferimento e al terminale misurato rispettivamente. A questo punto, il valore visualizzato sull’interfaccia di visualizzazione dei dati è la somma del valore della capacità di riferimento e del valore della capacità parassita (i dati visualizzati da Sensore 1 nella Figura 3); quindi collegare la capacità misurata in parallelo sulla base della capacità di riferimento del terminale misurato. I dati misurati sono la somma del valore della capacità misurata, del valore della capacità di riferimento e del valore della capacità parassita. La sottrazione dei valori misurati nei due passaggi precedenti è il valore misurato. Il valore di capacità e le statistiche del valore di capacità misurato finalmente ottenuto sono mostrate nella Tabella 1.
La Tabella 1 riflette l’errore relativo tra il valore misurato e il valore nominale della capacità misurata, e si sa anche che più grande è il valore della capacità misurata, minore è l’errore relativo tra il valore misurato e il valore nominale. Poiché la capacità misurata è influenzata da fattori quali la temperatura ambiente, la quantità di saldatura e la qualità della capacità misurata, ci sono alcuni errori. Mediato su più misurazioni per ottenere un valore di capacità più stabile. Nel sistema calibrato, la capacità fissa viene misurata per verificare l’accuratezza del modulo di misurazione. Il valore misurato è molto vicino al valore nominale. Si può considerare che l’errore del valore nominale della capacità misurata è piccolo. Si sa ulteriormente che l’accuratezza della misurazione del modulo di misurazione della capacità è superiore a quella del modulo di misurazione. alto.
Il microcontrollore PlCl6LF874 può controllare molto bene il modulo di misurazione della capacità e ha un buon effetto promozionale sulla ricerca di sensori capacitivi. Il microcontrollore semplifica la progettazione del circuito e fa ottenere risultati di misurazione più accurati; allo stesso tempo, questo modulo di misurazione può ridurre la scheda del circuito. Pertanto, il volume dell’intero dispositivo è ridotto; semplifica notevolmente il processo di progettazione del circuito, riduce la difficoltà dello sviluppo del prodotto ed è di grande importanza per accelerare lo sviluppo del prodotto e ridurre i costi di produzione. I risultati sperimentali dimostrano che il modulo di misurazione ha una buona praticità.
