在許多情況下,接近傳感器在印制電路板包括兩個(gè)導(dǎo)體。中間媒介電介質(zhì)的值非常小(接近1)。如果一個(gè)物體,例如手,移動(dòng)到電容器的電子區(qū)域,它就改變電容。人體的組成超過(guò)90%水,因而電介質(zhì)的值非常大(約50)。

　　遙控開(kāi)關(guān)非常容易制造,因而使得諸如無(wú)鑰匙點(diǎn)火或?qū)﹄妱?dòng)窗的箝位保護(hù)之類(lèi)的應(yīng)用成為可能。無(wú)鑰匙汽車(chē)一個(gè)重要的必要條件是盡可能使輸入電流最低——標(biāo)準(zhǔn)情況是低于100A。多年以來(lái)制造商已經(jīng)將Σ-Δ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行優(yōu)化,因此已有一些適合的體系結(jié)構(gòu)。

　　雨水傳感器可以用一個(gè)類(lèi)似的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。它們易于制造,性?xún)r(jià)比較高,而且尺寸也可以是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。然而,基于水滴光學(xué)折射的傳統(tǒng)雨水傳感器在擋風(fēng)玻璃只有一個(gè)非常小活動(dòng)區(qū)域,這就降低了系統(tǒng)靈敏度,導(dǎo)致重復(fù)出現(xiàn)干擦和沒(méi)有擦到的問(wèn)題。

　　幾何變化傳感器

　　依靠幾何變化的傳感器的例子有壓力傳感器、液位傳感器和位移傳感器－這些傳感器都是簡(jiǎn)單地移動(dòng)固定導(dǎo)板之間的電介質(zhì)。壓力傳感器使用具有固定尺寸的兩塊導(dǎo)板作為膜;由于導(dǎo)板有彈性,作用在傳感器上的壓力就會(huì)改變它們之間的距離。

　　由于熱擴(kuò)散,溫度傳感器需要考慮改變的幾何形狀。設(shè)想兩個(gè)電極中的一個(gè)附著在芯片上,另一個(gè)附著在由金屬或陶瓷構(gòu)成的支架上,因此支架自己作為傳感器。以陶瓷為例,能夠承受非常高的壓力和侵入的媒介。與經(jīng)典的惠斯通電橋相比較,電容壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)輸入電流的要求更低,使得他們特別適合于諸如輪胎壓力控制之類(lèi)的應(yīng)用。

　　在一個(gè)液位傳感器中,一對(duì)固定的導(dǎo)板浸沒(méi)在要測(cè)量的液體中。制造商能夠以非常低的成本制造出印制導(dǎo)體。第二對(duì)導(dǎo)板附著在底部,可以檢測(cè)出由于溫度或其他影響導(dǎo)致的電介質(zhì)變化,如下圖所示。

　　在所有方法中,都證實(shí)了Σ-Δ技術(shù)是非常令人滿(mǎn)意的。許多情況下,無(wú)論如何數(shù)字濾波器都是必要的,它們可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)必需的動(dòng)態(tài)特性。例如,在液壓傳感器中需要非常長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù),而接近傳感器必須適應(yīng)變化了的四周環(huán)境(如濕度傳感器要適應(yīng)雨或冰)。

　　采用DDS技術(shù)的可選方法

　　這種技術(shù)按照一個(gè)完全不同的、略微更復(fù)雜一些的方式來(lái)工作。另一方面,它可以用于測(cè)量復(fù)阻抗,包括電感、阻抗/電容或者阻抗/電感傳感器等。在這種情況下,傳感器由一個(gè)已知的非常精確的頻率來(lái)激發(fā)。在此,直接數(shù)字式頻率合成(DDS)技術(shù)非常適用。
 

                                                 圖6：用DDS方法計(jì)算阻抗的實(shí)部和虛部

　　這里,傳感器的反應(yīng)通過(guò)快速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和快速的傅立葉分析記錄下來(lái)。采用DDS方法,初始的相位在任何時(shí)候都可精確地獲知。用同樣的方法,對(duì)其他頻率的反應(yīng)也可以測(cè)量出來(lái)。阻抗的實(shí)部和虛部可以據(jù)此計(jì)算出,并且通過(guò)數(shù)字總線(xiàn)輸出。完全掃描僅需要幾百毫秒。此圖對(duì)該方法進(jìn)行了說(shuō)明。

　　該網(wǎng)絡(luò)分析儀電路可以用于電容和電感傳感器,同樣也可用于記錄運(yùn)動(dòng)或測(cè)量液體黏度的傳感器,例如引擎或潤(rùn)滑油。

　　小結(jié)

　　電容傳感器正在汽車(chē)中迎來(lái)新生。新的方法在壓力、液位、濕度、雨和接近傳感器中已經(jīng)證明獲得了初步成功。采用Σ-Δ技術(shù)能夠?qū)Σ煌膭?dòng)態(tài)和精度需求提供靈活的解決方案,并且使傳感器系統(tǒng)具有及其低的電源要求。CDC設(shè)備已經(jīng)用于幾種汽車(chē)應(yīng)用,在許多其他領(lǐng)域的應(yīng)用正在增加。