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SC01A水位检测传感器应用方案

时间:2021-03-16    来源:本站    点击:522次   

[摘要] 奥伟斯代理厦门晶尊微SC01A水位检测传感器应用方案 SC01A人体感应传感器应用方案 SC01水位检测传感器应用方案 SC01人体感应传感器应用方案

奥伟斯代理厦门晶尊微SC01A水位检测传感器应用方案 SC01A人体感应传感器应用方案 SC01水位检测传感器应用方案 SC01人体感应传感器应用方案

 

SC01A
单按键带自校正功能的容性触摸感应器
& 智能马桶人体感应、水位检测感应器

 

SC01A概述
SC01A 是单键电容触摸感应器,它可以通过任何非导电介质(如玻璃和塑料)来感应电容变化。通过设
置,SC01A 可以应用于普通触摸按键开关、智能马桶人体感应、水位检测。

SC01A特性
◇ 普通按键应用。
◇ 智能马桶人体感应应用。
◇ 水位检测应用。
◇ 保持自动校正,无需外部干预
◇ 按键输出经过完全消抖处理
◇ 并行一对一输出
◇ 2.5V ~ 6.0V 工作电压
◇ 符合RoHS 指令的环保SOP8 封装


SC01A应用
◇ 替代机械开关
◇ 家庭应用(电视、显示器、键盘)
◇ 玩具和互动游戏的人机接口
◇ 门禁按键
◇ 灯控开关
◇ 密封键盘面板

 

SC01A管脚说明
VDD, GND
电源正负输入端。
CMOD
电荷收集电容输入端,接固定值的电容,和灵敏度无关。
CDC
接灵敏度电容,电容范围是最小5pf ,最大100pf。根据使用环境选择合适的电容值,数值越小,灵敏
度越高。
CIN1
感应电容的输入检测端口。智能马桶和水位检测应用时,接10PF左右的基准电容;普通按键应用时,接触摸
按键输入。
CIN2
感应电容的输入检测端口。智能马桶和水位检测应用时,接触摸按键输入;普通按键应用时,管脚悬空。
OUT
触摸输出端口。端口内部结构为NMOS开漏输出,输出高阻或低电平。
MD
工作模式设置端口。1;当MD悬空时,芯片进入普通按键直接输出模式,检测到手指触摸,输出由高
阻变低电平,手指离开后,输出由低电平变高阻。2:当MD接GND时,芯片进入普通按键锁存输出模式:每次检测到手指触摸,输出电平翻转,状态锁存。3:当MD接VDD时,芯片进入智能马桶人体感应或水位
位检测模式,当检测到有人体靠近或者检测到液面到达刻度,输出由高阻变低电平,人体离开或液面低于
刻度,输出变高阻。

 

                                                         SC01水位检测demo板使用手册

一、应用电路图

2.jpg

原理分析:
水位检测的原理在于检测CIN2引脚上电容与CIN1引脚上电容差值,当CIN2大于CIN1+0.2PF,则认为检测水,否则认为没有检测水。通过检测调整CIN1和CIN2引脚上电容差值,可以定位具体的水位检测点。
由于PCB板画好且结构固定好之后,CIN2引脚的寄生电容就固定,所以对于应用者来说,调整CIN1引脚电容C1较为重要,最终调整的目标在于CIN1与CIN2引脚上的电容较为接近,此时灵敏度为最高。
CDC为放电电容,从理论上上来推测,2*CDC>CIN通道上的电容,不是非常特殊应用的场合,CDC电容设定在15~20PF较为合适。

 

二、Demo PCB版图与实物图:

111.jpg

3.jpg

 

三、运用环境搭建
3.1 电压
供电电压建议在3.0V~5.5V,对应的接线VDD接板子+端,GND接板子-端,如下图所示:

4.jpg3.2 输出方式
SC01为NMOS开漏输出方式,建议外接10K上拉,当检测到无水的时候,输出为高电平,当检测到有水的情况下,输出为低电平。
为了方便指示,本demo板在上拉端接一个LED灯指示对应水位输出。如不需要LED灯指示,可以将对应R4元器件更改为6.8K电阻。对应的输出端口接板子O端,如下图所示:

5.jpg

3.3 触摸传感器

水位检测的传感器,可以是平顶弹簧,螺旋弹簧,PCB板铜箔或者铜针等材料。本演示板使用是PCB铜箔,如下图所示:

6.jpg

3.4 测试板参数

7.jpg

 

 8.jpg

四、参数调整步骤
4.1估算CIN2通道电容值,确定CDC电容值,通道电容与CDC电容关系:2*CDC>CIN2。常规的设计CIN2电容一般会20PF以内,我们固定20PF电容去调整,注意CDC电容,切勿在5PF以内。
4.2将PCB固定在待测水位点,如下所示:

9.jpg

 

4.3、固定好位置之后,我们接下来调整电容只有通道CIN1引脚上C1电容值。
4.3.1 估算电容通道CIN2电容,选取C1电容4PF作为参考,开始调整。给系统上电,往容器杯中注入水。
如果此时水位漫过检测点,触摸输出点仍然为高,指示灯不响应。此过程说明C1电容偏大。则降低C1,继续测试。
如果一上电,或者加水水位还未达到检测点,触摸输出点为低,指示灯已响应,说明此过程C1电容偏小,则需要往上调整电容,继续测试。
4.3.2针对我们Demo板,需要降低C1电容,反复如上步骤去辨别水位是否偏高或者偏低。
4.3.3 当C1电容定位1.6PF的时候,此时当水位漫过检测点时候,触摸输出点为低电平,指示灯响应。

10.jpg

11.jpg

12.jpg

 

4.3.6 最终确定C1= 1.5PF为最合适的水位检测点。
注意:此过程建议使用常见的高精度NPO材质电容去作调整,精度越高越好,调整到待测水位点附近,也就是刚好靠近PAD中间部位。
4.4 当电容调整到C1值调整到接近触摸PAD中间的部位的时候,固定C1值,由于常规的电容值并没有那么齐全,此时可以通过调整CDC电容,使得水位点更为精准,
调试过程中,如果测试出现电容值大电容值刚好在水位检测上,而选择小一点的电容刚好在水位点下方,水位点刚好在两个电容值的中间,这个时候应该选择较为接近水位点的电容值,在通过微调CDC引脚电容,如水位点偏高,适当降低CDC电容值,如果水位点偏低,适当提高CDC电容值,从实际测试总结来看,CDC引脚上的电容的影响比C1引脚上的影响差很多,所以CDC可以用于做适当的微调功能。
五、C1电容的影响
C1电容的作用主要是作为CIN1通道存在的电容与触摸传感器通道CIN2寄生电容的直接比较,如果CIN2通道的电容大于CIN1+0.2PF,则判断为有水,否则为无水,又由于常规设计CIN2通道寄生电容比较小,所以C1一般调整范围在1~10PF以内调整。实测C1对于水位点影响如下表格:

13.jpg

五、CDC电容的影响
CDC主要是CIN2通道感应出电容的变化,触摸PAD越大,对应产生CIN2于CIN1之间插值就更容易,触摸通道对应的灵敏度的就提高,如下表格CDC对水位点的影响:

14.jpg

六、layout设计
6.1 水位检测触摸传感器类型
6.1.1 贴容器壁类型,如下图所示:

15.jpg

 

 

备注:由于水位检测对于结构设计要求比较严格,对于传感器本身寄生电容设计要尽量低,所以建议在版图及结构上设计的时候保持与我们沟通,避免在结构设计上造成不必要的麻烦。欢迎随时咨询!!!

 

Leven Cai 蔡明柱
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深圳市奥伟斯科技有限公司
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