ระบบวัดระดับของเหลวโดยใช้หลักการตรวจจับค่าความจุ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การวัดระดับของเหลวด้วยเซนเซอร์แบบความจุไฟฟ้ามีข้อจำกัดจากค่าความจุแฝง (Parasitic Capacitance) ของสายสัญญาณและวงจรอ่านค่าเมื่อใช้งานแบบระยะไกล ส่งผลให้ความแม่นยำในการวัดค่าความจุขนาดเล็กลดลง. งานวิจัยนี้นำเสนอระบบวัดระดับของเหลวประเภทน้ำและแอลกอฮอล์โดยใช้หลักการตรวจจับค่าความจุไฟฟ้า (Capacitive Sensor) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของค่าความจุระหว่างอิเล็กโทรดและกราวด์สัมพันธ์กับระดับของเหลวภายในถัง ระบบใช้เทคนิค Programmable Phase-Locked ร่วมกับวงจรกรองผ่านทุกความถี่ (All-Pass Filter) เพื่อสร้างความต่างเฟส 90° และแปลงสัญญาณเป็นค่าความจุ พร้อมทั้งประยุกต์ใช้วงจร Improved Active Shield เพื่อชดเชยผลกระทบจากค่าความจุแฝงของสายโคแอกเชียล (Coaxial Cable) และขาอินพุตของออปแอมป์ ทำให้สามารถวัดค่าความจุในช่วง 1–100 pF ได้โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนไม่เป็นเชิงเส้นของระบบ (Non-Linear Error: NLE) ต่ำกว่า 2% นอกจากนี้ ระบบสามารถทำงานแบบเรียลไทม์บนไมโครคอนโทรลเลอร์และแสดงผลได้ทันทีโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ประมวลผลภายนอก ส่งผลให้ระบบมีต้นทุนต่ำ ขนาดกะทัดรัด และเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ไม่ปลอดภัย
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
A. Sun, Z. Wu, D. Fang, J. Zhang and W. Wang, “Multimode Interference-Based Fiber-Optic Ultrasonic Sensor for Non-Contact Displacement Measurement,” IEEE Sensors Journal, Vol. 16, No. 14, pp. 5632–5635, 2016.
B. Zhao et al., “A Split-Type FMICW-Based Guided Wave Radar With Multisegmental Probe for Liquid Level Measurement,” IEEE Sensors Journal, Vol. 22, No. 10, pp. 9397–9407, 2022.
A. Lata, P. Maurya, R. Sarkar and N. Mandal, “Design of a Hydrostatic Liquid Level Wireless Transmitter for Efficient Level Measurement,” IEEE Sensors Journal, Vol. 24, No. 6, pp. 8105–8113, 2024.
M. A. Haberman, E. M. Spinelli and F. Reverter, “A Supply-Voltage Driving Scheme for Grounded Capacitive Sensor Front-Ends,” IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol. 71, pp. 1–7, 2022.
C. Bao, H. Zhu and J. Liu, “Introduction of parasitic capacitance and methods of reducing its capacitance,” Applied and Computational Engineering, Vol. 85, pp. 141–147, 2024.
F. Reverter, X. Li and G. C. M. Meijer, “Liquid-level measurement system based on a remote grounded capacitive sensor,” Sens. Actuators A, Phys., Vol. 138, No. 1, pp. 1–8, 2007.
S. M. Herzog, “Circuit for measuring capacitance by charging and discharging capacitor under test and its shield,” U.S. Patent 4,743,837, 1988.
K. C. Baby and B. George, “A simple analog front-end circuit for grounded capacitive sensors with offset capacitance,” Proc. IEEE Int. Instrum. Meas. Technol. Conf. (I2MTC), Minneapolis, MN, USA, pp. 1372–1375, 2013.
J. Wang, “Liquid level sensing using capacitive-to-digital converters,” Analog Dialogue, Analog Devices, Inc., 2015.
V. Tsouti, V. Mitrakos, P. Broutas and S. Chatzandroulis, “Modeling and Development of a Flexible Carbon Black-Based Capacitive Strain Sensor,” IEEE Sensors Journal, Vol. 16, No. 9, pp. 3059–3067, 2016.
