基于準(zhǔn)靜態(tài)電容層析技術(shù)的液體違禁品檢查儀

但是由于容器形狀多種多樣，選擇電容層析式很難達(dá)到克服容器形狀影響的目的。因此考慮選擇平面板式傳感電極。
現(xiàn)在需要從電極形狀和電極數(shù)目方面考慮進(jìn)一步確定傳感電極。為了減少容器形狀和壁厚的影響，所選用的電極尺寸應(yīng)該盡量的小，這樣中的S和d就可以看作近似不變的值。但是，小尺寸電極只能提供微小而難以測(cè)量的電容值，因此需要減小極間距離來增加電容值。綜上，選擇尺寸小的線狀電極單體陣列進(jìn)行測(cè)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

最終確定的電極為如圖3所示的改進(jìn)型梳狀電極。由于基于邊緣效應(yīng)的電容傳感器檢測(cè)電容很小，需要加強(qiáng)屏蔽，以減少微小的電場(chǎng)變化帶來的干擾。因此在傳感器的背面增加了大面積的屏蔽電極。為了防止氧化需要在激勵(lì)電極和接收電極表面覆襯底物質(zhì)，且必須與屏蔽電極的表面襯底物質(zhì)厚度和材料，以消除由襯底物質(zhì)帶來的影響。

3 基于CDC的電容檢測(cè)電路的軟硬件設(shè)計(jì)
采用CDC電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行電容測(cè)量，可以簡化整個(gè)設(shè)計(jì)過程。整個(gè)系統(tǒng)基本工作框圖如圖4所示。

ADI公司生產(chǎn)的AD7143芯片，其工作電壓為2．6～3．6 V，并配有一個(gè)工作電壓在1．65～3．6 V的I2C串行接口，基本可以滿足常見MCU的工作電壓范圍。為了節(jié)約功耗，在閑暇時(shí)芯片會(huì)轉(zhuǎn)入低功耗模式，此時(shí)工作電耗僅為50μA。其內(nèi)部構(gòu)成主要包括∑-△轉(zhuǎn)換器、基準(zhǔn)電壓、激勵(lì)源、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)、溫度補(bǔ)償器和一個(gè)I2C接口，通過該接口可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)AD7143內(nèi)部寄存器和轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制。
選用ATmega16作為整個(gè)系統(tǒng)的核心MCU，完成對(duì)外圍器件的控制和最終的數(shù)據(jù)處理工作。ATmega16基于增強(qiáng)的AVR精簡指令集結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，有著先進(jìn)的指令集和單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間。