【应用】SC01电容式水位传感器用于小管道容器水位检测，可通过两个电容精准调整对应水位点及灵敏度

时间： 2020-06-26 来源：晶尊微电子

技术问答

一、电容式水位传感器原理：

容器水位的变化会引起容器壁电容的微小的变化，电容式水位传感器就是用感应电极来采集这个微小的变化，再经过内部逻辑运算，输出电平信号，来反应液体相对应的高度，从而来检测某个位置是否有水或者其他液体。

二、电容式水位传感器优缺点：

电容式水位传感器可隔着介质也能检测到液位的变化，所以容器不用开孔，可靠性高，成本低，更容易实现大批量生产，特别适用于需要检测是否有液体但同时装配空间受限制的场合和一些其他特殊应用场合。

缺点是对容器壁厚有要求，壁厚不能超过一定的数值，且不能检测纯金属的容器里的水。

三、基于晶尊微电子电容式水位传感器SC01的水位检测应用电路图：

四：SC01水位检测原理分析：

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，CDC也是会影响水位检测灵敏度，CDC电容越大，灵敏度越低，CDC越小，灵敏度越高，在实际运用过程中，我们可以先固定CDC为20PF，先调整C1的电容，待能够正常检测到水位，在通过微调整CDC电容，让水位点保证在感应PAD一半以上，抗干扰等级最强。

五：SC01水位检测的优点：

双通道检测，可以通过两个电容精准调整对应水位点及灵敏度。

水位点及灵敏度调整好之后，无需在通过校准，受环境温湿度影响小，使用便捷简单。

芯片抗干扰等级强，EFT：4KV，ESD：8KV，CS动态10V。

六、SC01水位检测运用场合

1、连通器水位检测

2、饮水机缺水检测

3、医疗设备上溶液检测

4、扫地机水容器缺水检测

5、涉及水容器液位检测，缺水保护等机制，都能够正常运用。

七、SC01管道水位检测具体应用：

1、管道上固定弹簧座子的方式，如下图所示：

优点，传感器为弹簧，或者紧绕的铜线，导电布材质，紧包住管道，结构简单，成本低，水位检测精准。

缺点：不好安装，弹簧要尽量能够紧扣管道，尽量能够些许压缩软管道，且尽量保证弹簧不会在管道上移动。

2、管道中嵌入一个水检测模块，如下图所示：

此方案传感器为感应铜箔，背面灌胶，防潮效果非常好，水位检测灵敏，稳定可靠，精度高。

3、在管道平整的部位贴合的一个水位检测PAD，如下图所示：

该方案检测结构要求要紧密贴合，腔体的水要能被泵抽空，如果存在残留水容易存在误检测。

八、SC01水位检测运用注意点：

1、任何的水位检测方案都要求结构一致性好，不管在结构的材质或者PCB本身材质厚度，都要保证在生产和测试都要保证一致。

2、由于水的电容变化量很低，所以在生产过程中一定要保证水位检测面紧贴盖板，会导致灵敏度偏差。且要保证腔体平整，才能紧贴PCB板，否则灵敏度会有所偏差。如下图所示：

3、第四引脚电容，即C1电容，要求精度尽量高，一般在低PF级别建议选择±0.05PF或者±0.1PF的精度，且材质要使用NPO材质，CDC电容也应该选择精度尽量高电容。确保一致性良好。

4、水位检测感应PAD越大寄生电容越大，这个时候要求C1电容也会越大，在设计过程中建议与水接触的面积设计在 4*4MM~30*30MM 之间。传感器走线尽量短且细，建议背面不要铺地，避免过大的寄生电容。

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