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图 ２电容 一 率 转换 电路 频
６ ０
中国 电子商 ． ２１ ０ 务 ． ００．９
ｙ ： ＾
¨
设 Ｉ ２ Ｉ 的 同相 端 的 电压为 Ｖ＋， 当Ｖａ Ｖ＋时 ， Ｃ ，Ｃ３ 则 ＝ 比较器 输 出 翻转 。 假 定在 ｔ 时输 出最 小 电压 ，由于 Ｙｏ＜ ＋， 将 通过 Ｒ】 电容 器 ｃ ＝０ ｏ ｙ 它 使 向上 积 分 ，ｖ 上升 ， Ｖ 到 Ｖ＝ 当 达 Ｖ＋时 ，比较 器 输 出 电压 改 变为 Ｖ。 时 Ｖ变为 此
癌器 技术， ９ ．１ （） ５ １ ９ ３ ： ５ ． ９ ８ ７— ９
两极 板 间 的 电容 量 ：ｃ 式 中ｓ 极 板面积 －Ｎ极 板 阔的空 气 介 电常数 。 ０， 为 ｅ
显然要测质量只须测出电 容的变化量就可以了。
２２测量易于测量的频率信号的变化量。 图２ 就是该测量 电路， 它实现了电容 到频率的转换。
１前 言
目前 市 场上 使用 的称 重 传感 器 大都 采 用 应变 式称 重 传感 器 。 变 式传 应
该 黾 曙简 单 ， 积 － 做 得 很小 ，可与极 板 做在 一 起 ， 少 了分 布 电答 体 ＂ Ｉ 减 ，
的影响。该电路具体分析如下（Ｃ 为运放，起积分作用 ， Ｃ２ Ｃ 为比较 ＩＩ Ｉ 、Ｉ ３ 器） 设Ｂ、ｃ两点电压分别为，和 ，则 Ａ点电压为
小 ， 以两 极板所 构 成 的 电容 只 与两 极板 间 的距 离有 关 ， 以忽略 极 板 的边 所 可
缘效 应 。
，＝ ｌｋ ｉｅ＝ ｄ ，
式 中 ｋ 比例 系数 。此式 说 明 ，正 比于 ｄ 为 ，同时 ｄ又正 比于 ｍ， 以通 所
过检测输出频率的频差就可计算出所称物体的质量 。 该测量 电路经实验证明 具有较高的稳定性和重复性， 又能抗外来 电磁场的干扰 ， 受温度、 湿度等影
由式（ ） 式 （） 式 （） 振荡 周期 为 １、 ２ ， ３得
Ｔ ＋ 警 ＝
此 电路 电容一 额率 的转 换关 系为
： 如
会增加， 使由Ｓ 两极板构成的电容器 的电容减小 。 、 极板闻的距离变化不仅 与所加重物太小有关 ， 还与 圆弧０ 、 ： ｎ、 ． ｎ 、 ｎ的加工深度有关 。 它直接影 响着传感器的灵敏度及重物与位移的线性关系， 必须适当选取 。 由于在重物 的作用下Ａ Ｎ的位移与重物的质量成正比， 因此极板之间的距离变化量与所 加重物的质量 成正比 ，ｐ ＝ａ ￣Ａｄ Ａｍ． 式中ａ 为质量与位移之间的转换系数 。 Ａｍ为所 加 重 物 的质 量 。 由于 极板 Ｓ 、 面积 很大 ， 且它 们 之 间的 间距 很 ．的 而
２传 盛器 结构
平行 板 电容式 称 重传 感 器结 构 ， 原理 如 图 １ 其 所示 。
ｙ～ ＝Ｎ （ 一 ｔ ｖ＋
＾
）十
（ １ ）
此时它将通过Ｒ， 使电容器ｃ向下积分， Ｖ下降，当Ｖ， 达到Ｖ～＝ Ｖ＋
盘
时 ，比较器输 出电压改变为 ｖ 。此时Ｖ变为
ｙ 鲁 —ｏ＋＋ ＝ （ ｖ）ｙ ｗ
平行 四边 形 的 ４ 铰链 ， 响着 传感 器 的灵 敏 度 。 个 影 当重物 放 到托 盘 上后 ， 重 力 会使 矩 形 变形 为 平行 四边形 ， 就是 使 矩形 的 Ａ端 下 降 ，而Ｂ端保 持不 也 动 ， 样动 极 板 也就 会 下 降 ， 这 而静 极 板 ｓ 不动 ， 此两极 板之 间 的距 离 就 ｌ 因
感器具有四角误差小 、 精度较高、 应用技术 比较成熟等优点。 但同时也存在 着突出的缺点， 该传感器工作温度低（ 一般为Ｏ～４ ℃）输出信号小且为模 ０ ．
拟信号， 需经 放 大 电路 和 Ｄ 换 电路 后 引人 微机 ， 转 成本 相 应增 加 ， 价格 比较 昂贵 。 文介 绍 一 种采 用 变极 距 电容 式 称 重传 感器 ， 具有 灵 敏度 高 、 构 本 它 结 简单、 测量 电路 简 单 ， 体积 小 、 质量 轻 等 优点 ， 为 数字 信 号 输 出 ， 且 可直 接 与 微机 相 连 ， 成本 远 低于 应 变 式称 重传 感 器 ， 着 非常 好 的应 用 前景 。 其 有
很 好 的 稳 定 性 、 重 复性 和 无滞 后 性 。具 有 一 定 的 实 用价 值 。 【 关键 词 】电容 传感 器 无 滞后 性 特 点 中图分 类号 ：ＴＰ 文献 标识码 ：Ｂ文章编 号 ｌ ０ ９ ４ ６ （ ０１ ） ９ ６ － １ ２１ ２ １ ０ ． ０ ７ ２ ０ — ０ ０ ０
如 此 循环 构 成振 荡 ， 因为
’（ ２ ）
ＶＩ ＋ 一
图 １电容传 感器 结 构 图
。 一 十
（ 一 Ｖ・
） ＝ Ｖ・ ，
志 （ Ｙ） —ｏＴ ｎ：
弹性体采用双孔平行梁结构 ， Ｂ端用螺丝固定．Ｓ、 。 分别为电容器的 两个极板， 为静极板 ， ｓ 为动极板… 、口、 ， ｎ ａ 、 是为弹性变形点 ． 当于 相
电容 称重 传感器
杨 惠 王 海鸿 朱蓓蓓 中 国矿 业 大 学信 息 与 电气工程 学 院 电气工程 与 自动 化
【 摘 要 】 绍 了电容 式 称重 传 感 器 的 结 构 ，具体 分 析 了其 测 量 电路 ，提 供 了相 应 的 实 验 数 据 。实 验 数 据 表 明该 电容 式捧 感 器 具有 介
响 比较 小 。
３结论 语
此电容式传感器具有体积小 、 结构简单、 测量电路简单、 输出为数字
信 号等 优 点 ，同时 传感 器 稳定 性 、 重复 性 也 非常 好 ， 常有 实 用价 值 。 非
参考文 献 【】 李绪友 ．豫兴周 ．高驮夸 ．电窑 式传感器精 密 重幕 统 的研 究 【】 １ Ｊ传
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