[实用新型]一种阵列式电容传感器的动态测量电路

权利要求书

1.一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，包括单片机、交叉选通开关阵列、电容信号转换电路、平衡电路、幅度解调电路和电平偏移电路和采样反馈电路；交叉选通开关阵列的输入端连接阵列式电容传感器的线缆，选通某个交叉电容的两个电极连线后接入电容信号转换电路的第一输入端；单片机输出的方波信号输入到电容信号转换电路的第二输入端，电容信号转换电路的第一输出端连接平衡电路的第一输入端，电容信号转换电路的第二输出端输出正弦激励信号到平衡电路的第二输入端和幅度解调电路的第二输入端；平衡电路的输出端连接幅度解调电路的第一输入端；幅度解调电路的输出端连接电平偏移电路的输入端；电平偏移电路的输出端连接单片机的第一片内模数转换电路；采样反馈电路分别采样电容信号转换电路、平衡电路和幅度解调电路输出的正弦波信号，经处理后输出到单片机的第二片内模数转换电路。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的电容信号转换电路包括正弦信号发生器和CA转换电路，CA转换电路的第一输入端作为电容信号转换电路的第一输入端，正弦信号发生器的输入端作为电容信号转换电路的第二输入端，正弦信号发生器的输出端连接CA转换电路的第二输入端，CA转换电路的输出端作为电容信号转换电路的第一输出端，正弦信号发生器的输出端同时作为电容信号转换电路的第二输出端输出正弦激励信号。

3.根据权利要求2所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的平衡电路包括第一移相电路、增益控制电路和加法电路；加法电路的第一输入端作为平衡电路的第一输入端连接CA转换电路的输出端，第一移相电路的输入端作为平衡电路的第二输入端连接正弦信号发生器的输出端；第一移相电路的输出端连接增益控制电路的输入端，增益控制电路的输出端连接加法电路的第二输入端，加法电路的输出端作为平衡电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的幅度解调电路包括第一固定增益器、第一低通滤波电路、模拟乘法器、第二低通滤波电路、第二固定增益器和第二移相电路；第二移相电路的输入端作为幅度解调电路的第二输入端，第二移相电路的输出端经第二固定增益器后连接到模拟乘法器的第二输入端，平衡电路的输出端依次经第一固定增益器、第一低通滤波电路后连接到模拟乘法器的第一输入端,模拟乘法器的输出端经第二低通滤波电路后作为幅度解调电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，采样反馈电路包括一个多路选择开关和均方根电路，多路选择开关的一端分别连接CA转换器的输出端、增益控制电路的输出端、第一低通滤波电路的输出端和第二固定增益器的输出端，多路选择开关的另一端连接均方根电路的输入端，均方根电路的输出端连接到单片机的第二片内模数转换电路。

6.根据权利要求2所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的CA转换电路包括第一电容(CR)、第一运算放大器(U7-A)、第一电阻(R32)，第一电容(CR)的一端作为CA转换电路的第二输入端连接信号发生器的输出端，第一电容(CR)的另一端分别连接第一电阻(R32)的一端、第一运算放大器(U7-A)的反相输入端；第一运算放大器(U7-A)的同相输入端接地；第一运算放大器(U7-A)的输出端与第一电阻(R32)的另一端连接后作为CA转换电路的输出端；第一电阻(R32)的两端作为CA转换电路的第一输入端。

7.根据权利要求3所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的第一移相电路包括第二电阻(R1)、第三电阻(R2)、第二运算放大器(U1-A)、第一数字电位器(U3)、第二电容(C1)，第三电阻(R2)的一端和第一数字电位器(U3)的一端连接，并作为第一移相电路的输入端，第三电阻(R2)的另一端连接第二电阻(R1)的一端和第二运算放大器(U1-A)的反相输入端；第一数字电位器(U3)的另一端连接第二电容(C1)的一端和第二运算放大器(U1-A)的同相输入端，第二电容(C1)的另一端接地；第二电阻(R1)的另一端连接第二运算放大器(U1-A)的输出端并作为移相电路的输出端。

8.根据权利要求3所述的一种阵列式电容传感器的动态测量电路，其特征在于，所述的增益控制电路包括第四电阻(R3)、第二数字电位器(U4)、第三运算放大器(U7-B)；第三运算放大器(U7-B)的同相输入端作为增益控制电路的输入端，第三运算放大器(U7-B)的反相输入端经过第四电阻(R3)后接地；第二数字电位器(U4)的两端分别连接在第三运算放大器(U7-B)的反相输入端和输出端之间；第三运算放大器(U7-B)的输出端作为增益控制电路的输出端。