傳感器PCB由互電容傳感器組成，裝在咖啡機(jī)的隔板中，而隔板與儲水容器之間存在空隙(參見圖2)。傳感器的發(fā)送器和接收器位于其主板上，液體會改變它們之間的互電容。

圖2：液位測量系統(tǒng)正視圖–傳感器與儲水容器的相對位置

傳感器主板主要包含一個發(fā)送器TX和 n 個接收器RX陣列(參見圖3)組成。 n 的值取決于容器的高度和期望獲得的分辨率值。接收器RX數(shù)量越多，測量分辨率就越高。

圖3：使用多個接收器進(jìn)行持續(xù)液位監(jiān)測的互電容傳感器上的發(fā)送器和接收器的布局

傳感器主板上的控制器用來測量互電容。通過使用以下方程式將讀數(shù)轉(zhuǎn)換成液位L：

其中：

當(dāng)前信號 = 所有發(fā)送傳感器RX上對應(yīng)液位的信號數(shù)量

空信號 = 所有發(fā)送傳感器RX上容器為空時的信號數(shù)量

滿信號 = 所有接收傳感器TX上容器為滿時的信號數(shù)量

傳感器高度 = 容器高度(所有發(fā)送傳感器的高度總和)

可基于上述方程式在固件中進(jìn)行測量，并通過其他方法滿足系統(tǒng)層面的要求，包括精度、線性、響應(yīng)時間和功耗等。

確保精度

下面我們來討論一下使用液位傳感技術(shù)時需要考慮的重要因素，包括校準(zhǔn)、線性度、溫度補(bǔ)償和傳導(dǎo)性干擾。

校準(zhǔn)

校準(zhǔn)是獲得精確結(jié)果所必要條件之一。等式1中的滿信號和空信號數(shù)量必需在工廠中確定并儲存在EEPROM中以便用于后續(xù)測量。

線性度

非線性也是一個誤差來源。等式1假設(shè)發(fā)送傳感器TX在從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換為開啟狀態(tài)(即傳感器上沒有液體和有液體兩種狀態(tài))時為線性響應(yīng)。但實(shí)際情況不同于這種理想狀態(tài)。實(shí)際數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)液體沒過傳感器時，發(fā)送傳感器TX的信號達(dá)到最大值的時間會出現(xiàn)明顯的延遲(參見圖4)。這就導(dǎo)致了測量的液位出現(xiàn)非線性響應(yīng)。