[发明专利]消除电容接近传感器低频噪声干扰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容接近传感器领域。

背景技术

传感器在工业自动化领域扮演着重要角色，为物理世界和控制系统提供信息连接。在工业控制过程中，需要采集的信息正在不断增加，生产过程要求大量的各类传感器，如压力传感器、热敏传感器、光敏传感器、气体传感器、接近传感器和磁敏传感器等，把各种非电量的物理参数转化成电信号控制信息，以满足各个工业过程中的自动化和智能化的发展需求。其中，电容接近传感器是一种可以感知物体接近的传感器，它检测接近的物体对传感器电容变化的影响来识别物体的接近，无需接触被检测的物体。由于电容接近传感器可以检测包含金属、非金属在内的几乎所有材质的目标物，因此在各种不同的行业中得到了广泛应用，例如食品工业、汽车装配以及仓储和传送等场合。

电容接近传感器一般来说包括一个感应电极和检测电路，检测电路通过检测感应电极电容的变化情况来判断是否有物体接近。一般来说感应电极的基本电容和电容变化都比较小，一般为pF级别，因此容易接收到外界或内部的噪声或干扰信号。在工业应用领域电容接近传感器多采用交流供电或交流电经过整流后供电，电源上的噪声会通过电源线耦合到电容接近传感器中，这些噪声会使得在没有物体接近时检测电极的电容也发生变化，导致检测电路做出错误的判断；另一方面，环境的温度、湿度的累积变化也会对电容接近传感器的检测有影响，会导致感应电极的电容大小在没有物体接近时逐渐增加或减少直到触发电容接近传感器做出错误的判断。图1为一种已知电容接近传感器的示意图，包括感应电极91、检测电路93和连接感应电极91和检测电路93的连接线92。当有物体接近所述感应电极91时所述感应电极91的电容大小会发生变化，所述检测电路93通过检测该电容的变化情况来判断是否有物体接近。在实际应用中，由于噪声的干扰会出现即使没有物体接近，感应电极1的电容也发生变化的情况，从而导致检测电路1根据感应电极1电容的变化情况做出错误的判断。

发明内容

本发明提供一种消除工业用电容接近传感器低频噪声干扰的方法，所述低频噪声频率一般不超过100hz，本发明的方法通过增加一个感应电极用于检测出所述电容接近传感器上存在的低频噪声并消除其影响，即本发明的电容接近传感器具有两个感应电极，通过对两个感应电极的电容分时进行测量并做差值运算，来消除寄生在两个感应电极上共同的低频噪声。为了感应到尽量相同的低频噪声，两个感应电极需要大小相等、形状相同，同轴而且平行放置，两个感应电极的距离也要在一定范围内，优选地，不超过20mm。同时，分时对两个感应电极检测的时间间隔也要尽量小，优选地，不超过1ms。

本发明中提到的系统地，均指电容接近传感器的系统地，同时本发明中提到的所有单位均为公制计量单位，比如mm是指毫米，ms是指毫秒。

附图说明

图1示出了已知的工业电容接近传感器的示意图；

图2示出了采用本发明方法的电容接近传感器一个实施例的示意图；

图3A示出了本发明一个实施例的感应电极的示意图；

图3B示出了根据图3A的实施例的感应电极的剖面示意图；

图4示出了本发明一个实施例的电容接近传感器的电路示意图；

图5示出了本发明一个实施例的控制流程图；

图6、图7示出了一个实施例采用图5所示的控制流程图得到的数据波形。

具体实施例

为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限制本发明。