FDC2214电容检测芯片-液位检测(金属探针探测液面)方案分析

做医疗产品,样品或者试剂需要液位检测,公司需要优化检测方案,领导提出可以采用电容检测芯片,说了好几次,作为软件攻城狮,我本清闲,不在其位不谋其事,可是这次我抽了次疯,花了80%的业余时间+20%的工作时间+100%自费,从选型、原理图、Layout、打样、焊接调试到Coding到上机测试一条龙,项目完成度80%,最后种种原因,此板方案竟无以示众人之机会!所以特在此处与大家分享,聊以自慰了……

硬件设计

STM32F030F4P6  +  FDC2214   ,考虑到小型化要求,均不使用外部晶振

实物图:

一直认为,类似这种把几个数字IC搭积木一样拼装起来根本算不上什么硬件设计,可是样板下来,LDO那边芯片使能竟然搞反了(上图原理图已改正),空间小,割铜完了再飞线,以防万一还黏了一坨热熔胶……

不过,初版硬件还是实现了预定目标,硬件调试OK,软件IIC顺利调通,跳变处理算法经过优化,液位识别准确,灵敏度通过软件可调。

软件设计

STM32CUBEMX HAL库,模拟IIC,示波器实测,采样速率调整到1KSPS。

在此过程中,有一些小插曲:

1. 虽然前期PCB考虑了不少手焊因素,但是电容检测IC、WQFN-16的封装手焊时候还是手抖!因为这是自掏腰包60RMB还只买了一片!

2. 选型之后,主要时间花在阅读FDC2214的芯片手册以及其他官方设计资料上了,枯燥的阅读理解,没有成果驱动,挺累

3. 后期调试模拟IIC时遇到寄存器底位接受不到的问题,这是由于主机ACK时序问题(手册未说明),试了多次才调通

4. 设计之初,我是想用两路探头,数值相减以屏蔽探针之前引线上的干扰,保证基平面数据稳定,可惜没时间也就不看结果了吧

5. STM32M0还不错,可以省不少上拉电阻,不过IIC我还是惯例加上去了………

5. 在液位判断的准确性与实时性上存在一定的矛盾,采样速率还有提高的空间,判断算法还有极大优化余地,目前在此戛然而止吧

最后,我想说,FDC2214可玩性很高,做液位监测只为了判断一个开关量真是大材小用!看到TI官方的许多参考设计挺好玩,如:冰层-雨-雪检测、隔离式液位传感器、水管防冻、接近感应,对了,此芯片是2018年TI电子大赛的选题之一,许多人做手势识别,也挺有趣吧。

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