Topología de sonda capacitiva de nivel de agua

Navega tus respuestas
6

Estoy construyendo un pequeño sensor de nivel de agua capacitivo para un reservorio (16 cm de altura x 10 cm x 7 cm).

Este prototipo me da 10pF en aire libre y 20 ~ 30pF en niveles de agua medios, por lo que es definitivamente factible (es un trozo de cable dentro de un tubo de latón).

Estoyestudiandolaposibilidaddeobtenermejoresmediciones(comoenlamayordiferenciaentreairelibreyagua).Asíqueantesdecortarelrestodelostubosdelatónquetengo,megustaríapreguntarsihayalgunasgeometríasrecomendadasconocidas.

Unoqueencuentromuchoenlíneaesdostubos,unodentrodeotro.Tambiénheconsideradoconstruirunaconfiguracióndetrescapas(cable,tubo,tubo),conelmásinternoconectadoalmásexterno(laconexiónnosemuestraenestamaqueta):

He probado con una de las armaduras que no están aisladas / que tocan directamente el agua y tengo una diferencia mucho mayor entre aire libre en comparación con el agua, pero necesito que esté aislada galvánicamente.

Entonces, nuevamente, ¿hay una manera de obtener más contraste entre el aire libre y el agua? La detección de nivel es agradable, pero la detección de un depósito vacío es aún más importante.

    
pregunta Wesley Lee

1 respuesta

3

El diseño de su sensor no es muy adecuado para medir el nivel de líquido. Dado que un sensor de nivel de agua capacitivo funciona formando un condensador para el cual el dieléctrico puede ser aire, agua o una mezcla, necesitamos maximizar el papel del agua en el condensador que forma el sensor.

Lamentablemente, en su sensor coaxial sellado, el dieléctrico entre los electrodos es siempre aire, por lo que no es efectivo:

¡Yaquesusensorsolotieneaireentreelelectrodointernoyelelectrodoexterno(eltubo),sucapacitancianodeberíacambiarenabsolutocuandoseinsertaenelagua!Pero,dehecho,habráotrosefectoscapacitivosquepuedencausarunpequeñocambioenlacapacitancia,peroestosnoestánrelacionadosconlacapacitanciaprimariaenlaquesedebeenfocar.

Debidoaquelaconstantedieléctricadelaguaesmayorque50,yelaireesaproximadamente1,unasondacapacitivaperfectatendríaunacapacidadmásde50vecesmayorcuandosesumergeenagua.Ahorahabráalgodecapacitanciaparásitadebidoaloscablesdelasonda,etc.,porloqueesdeseablemaximizarlacapacitanciadelsensortantocomoseaposible,al(1)aumentareláreay(2)aldisminuirladistanciaentreloselectrodosdelsensor.

Elsensordenivelcapacitivomássimpleconsistiríaendosplacasparalelasaisladaseléctricamente.Elespacioentrelasplacassellenaríadeaireoagua,dependiendodesielsensorestáonosumergidoenelagua.Sinembargo,loscablesaisladosparalelostambiénfuncionarán:noesloideal,perodeberíafuncionar.

Susensorcoaxialcapacitivofuncionaríasisepermitieraqueelaguaentraraentreloselectrodos:

Sinembargo,amenosqueloselectrodosesténaisladoseléctricamentedelagua,laconductividaddelaguaimpurapuedeserunproblema.

Echeunvistazoa Diseño de referencia del sensor de nivel de líquido capacitivo de Texas Instruments TIDU736A . (Este diseño va más allá y se vuelve bastante complejo, incluida una técnica desfasada para mitigar los efectos de influencias externas). El sensor aquí forma un condensador con electrodos coplanares en las capas internas de una placa de circuito impreso de cuatro capas. El sensor funciona básicamente así:

    
respondido por el Colin D Bennett

Lea otras preguntas en las etiquetas

Dendritas (contaminación iónica) en PCB de fabricación casera Control de mayor voltaje y carga a través del interruptor del lado alto desde un microcontrolador