【经验】敏源传感高精度电容调理芯片MDC02、MDC04的报警设置方法分享

2023-04-12 敏源传感科技有限公司公众号
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MDC02MDC04敏源传感推出的高集成度数模混合信号传感集成电路,芯片直接与被测物附近的差分电容极板相连,利用不同物质介电常数的区别,通过放大、数字转换、补偿计算电容的微小变化来实现物质成分的传感。芯片内部集成高精度16bit模数转换ADC电路,电容分辨率0.1fF,线性度误差小于0.3%。此外,内置精度0.5℃的温度传感电路,可用于温度补偿及其他温度传感场景。

MDC02、MDC04分别为两通道、四通道测量高精度电容调理芯片。每一通道测量电容两极之间的互感电容,可编程固定测量范围0~119pF,可编程可变调理范围±15.5pF,芯片可自动搜索最佳量程配置。芯片测量工作方式灵活,可配置多通道测量组合,单次测量、周期性循环测量等工作模式,可用于智能小家电液位、水箱液位、油液液位、水浸传感、食品/土壤水分含量、冰霜检测、位移传感等应用场景。


实际应用中,可根据检测场景需要,如单点或多档液位检测等,设置电容报警功能。


报警引脚编号及连接

MDC02、MDC04的报警引脚编号分别为6和14,如下表所示。

2种连接方式:

(1)Alert引脚连接主机中断引脚,开启连续测量模式,期间主机睡眠不读取数据。当电容值超过高限或低于低限时触发报警,Alert引脚输出高电平唤醒主机。


(2)Alert引脚连接其他开关,开启单次测量模式,期间主机正常读取每次测量数据。当电容值超过高限或低于低限时触发报警,Alert引脚输出高电平开启其他器件。


报警设置方法

芯片报警门限以精简的格式存储,即仅存储最高有效7位,以和16位标准输出的最高有效7位进行比较,来判断是否已满足报警条件,如下图所示。

报警逻辑图

具体设置方法如下:

1、报警阈值寄存器地址及指令说明

按照如下表格中的寄存器逻辑地址及通信协议对应指令进行读写。

报警门限设置需要满足以下条件: 


CHSet>CHClear>CLClear>CLSet。


当用户改变Co、Cr时,报警门限寄存器值需要重新计算。 


2、电容值计算方法

电容值直接输出CD是无符号的16位二进制数,如下表所示。

电容值CX由下列公式计算

其中:Cr是测量范围,Co是偏置电容数值。


设置报警值时,按照电容计算公式,反推出16位无符号数,取其中高七位存进对应寄存器的高7位,最低位置0。


需要注意的是:数据始终以16位格式进行测量和存储。简化数据格式仅用于判断是否满足报警条件。当电容值超过设定阈值或低于设定阈值,Alert引脚都会高电平输出。


如果需要取消报警设置,只需将最小设定值设置为大于等于最大设定值(低限报警阈值>= 高限报警阈值)。


设置报警值时,按照电容计算的表格,反推出16位无符号数,取其中高七位存进对应寄存器的高7位,最低位置0。


设置报警门限流程示例

1、设置电容报警门限值(例如当Cr=15.5pF,Co=15pF时,高门限触发:CHSet=25pF,高门限清除:CHClear=20pF,低门限清除:CLClear=10pF,低门限触发:CLSet=5pF)


2、用下列公式推出CD:

3、把CHSet转换为16位二进制值:

CHSet = 1101 ' 0010 ' 1001 ' 0100

4、删除CHSet的低9位,低位加1个”0 ”:

CHSet=1101 ' 0010 ' 0 ' 1001 ' 0100=1101 ' 0010

5、CHSet=1101 ' 0010

6、CHClear=1010 ' 1000

7、CLClear=0101 ' 0110

8、CLSet=0010 ' 1100

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