基于準靜態(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。
現在需要從電極形狀和電極數目方面考慮進(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量的電容值，因此需要減小極間距離來(lái)增加電容值。綜上，選擇尺寸小的線(xiàn)狀電極單體陣列進(jìn)行測量能夠滿(mǎn)足設計要求。

最終確定的電極為如圖3所示的改進(jìn)型梳狀電極。由于基于邊緣效應的電容傳感器檢測電容很小，需要加強屏蔽，以減少微小的電場(chǎng)變化帶來(lái)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(lái)的影響。

3 基于CDC的電容檢測電路的軟硬件設計
采用CDC電容數字轉換器件進(jìn)行電容測量，可以簡(jiǎn)化整個(gè)設計過(guò)程。整個(gè)系統基本工作框圖如圖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(mǎn)足常見(jiàn)MCU的工作電壓范圍。為了節約功耗，在閑暇時(shí)芯片會(huì )轉入低功耗模式，此時(shí)工作電耗僅為50μA。其內部構成主要包括∑-△轉換器、基準電壓、激勵源、電容數字轉換器(CDC)、溫度補償器和一個(gè)I2C接口，通過(guò)該接口可實(shí)現單片機對AD7143內部寄存器和轉換結果的控制。
選用ATmega16作為整個(gè)系統的核心MCU，完成對外圍器件的控制和最終的數據處理工作。ATmega16基于增強的AVR精簡(jiǎn)指令集結構的低功耗8位CMOS微控制器，有著(zhù)先進(jìn)的指令集和單時(shí)鐘周期指令執行時(shí)間。