ES2245362T3

Capacitance level measurement circuit and system

Abstract

A capacity level measurement circuit (28) comprising: a control circuit that includes: a power port (136) attachable to a constant current source (110); a detector port (162) attachable to a threshold detector (130); a probe port (134) attachable to a probe capacitor (21); a reference port (132) attachable to a reference capacitor (44); a plurality of switches (111, 112, 113, 114) which are activatable to alternately couple said supply port (136) to said probe port (134) and said reference port (132); said control circuit being configured to alternatively generate a linear ramp waveform signal having a slope that is proportional to the magnitude of the capacity of a probe capacitor (21) and a reference capacitor (44) coupled to said probe port (134) and to said reference port (132); wherein the parasitic capacity between the reference capacitor (44) and the probe capacitor (21) is substantially eliminated by maintaining the voltage through said reference capacitor (44) at the same level as through said probe capacitor (21) during level measurements.

ES2245362T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

Term

Term ended

Projected expiry passed 13 April 2021, 5.4 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Projected expiry
  5. Today

17 claims: 2 independent, 15 dependent

  1. 1
    ES 2 245 362 T3 REIVINDICACIONES 1. Un circuito de medida del nivel de la capacidad (28) que comprende:un circuito de control que incluye: un puerto de alimentación (136) acoplable a una fuente de corriente constante (110);un puerto de detector (162) acoplable a un detector de umbral (130);un puerto de sonda (134) acoplable a un condensador de sonda (21);un puerto de referencia (132) acoplable a un condensador de referencia (44);una pluralidad de conmutadores (111, 112, 113, 114) que son activables para acoplar de manera alterna dicho puerto de alimentación (136) a dicho puerto de sonda (134) y a dicho puerto de referencia (132);dicho circuito de control estando configurado para generar de manera alterna una señal de forma de onda de rampa lineal que tiene una pendiente que es proporcional a la magnitud de la capacidad de un condensador de sonda (21) y un condensador de referencia (44) acoplado a dicho puerto de sonda (134) y a dicho puerto de referencia (132);en el que la capacidad parásita entre el condensador de referencia (44) y el condensador de sonda (21) sustancialmente se elimina manteniendo la tensión a través del mencionado condensador de referencia (44) en el mismo nivel que a través del mencionado condensador de sonda (21) durante las medidas del nivel.
  2. 2
    El circuito de la reivindicación 1, comprendiendo una fuente de corriente constante (110) acoplada al mencionado puerto de alimentación (136).
  3. 3
    El circuito de la reivindicación 1, comprendiendo:un condensador de sonda (21) acoplado al mencionado puerto de sonda (134);y un condensador de referencia (44) acoplado a dicho puerto de referencia.
  4. 4
    El circuito de la reivindicación 1, estando configurado para mantener un diferencial de tensión de sustancialmente cero voltios entre el condensador de referencia y el condensador de sonda.
  5. 5
    El circuito de la reivindicación 1, comprendiendo de manera adicional un detector de umbral acoplado al mencionado puerto de detector, estando configurado el mencionado detector de umbral para indicar cuándo la forma de onda de la rampa lineal alcanza un umbral.
  6. 6
    El circuito de la reivindicación 5, en el que la señal comprende una forma de onda de tensión de rampa lineal en la que la tensión varía de manera lineal a lo largo de la misma, y dicho detector de umbral está configurado para indicar cuándo la señal alcanza una tensión umbral.
  7. 7
    El circuito de la reivindicación 6, comprendiendo además un temporizador para medir el tiempo transcurrido entre el acoplamiento de dicha fuente de corriente constante a uno de los condensadores de sonda o de referencia, y la señal alcanzando el umbral.
  8. 8
    El circuito de la reivindicación 7, comprendiendo un microprocesador configurado para activar dichos conmutadores y para medir dicho tiempo transcurrido.
  9. 9
    El circuito de la reivindicación 8, en el que dicho microprocesador está configurado para calcular un nivel de material dentro del que está sumergido el condensador de sonda.
  10. 10
    El circuito de la reivindicación 9, en el que dicho microprocesador usa dicha magnitud de la capacidad del condensador de sonda y del condensador de referencia para calcular el nivel del material.
  11. 11
    El circuito de la reivindicación 10, en el que el mencionado microprocesador lleva a la práctica la ecuación:Nivel = Const * ((C sonda - Csondaaire) / (C celularef -C celularefaire ), en la que C sonda es la capacidad del condensador de sonda sumergido en el mencionado material, C sondaaire es la capacidad del condensador de sonda en el aire, C celulaief es la capacidad del condensador de referencia sumergido en dicho material, C celulaiefaire es la capacidad del condensador de referencia en el aire, y Const es la longitud axial del condensador de referencia.
  12. 12
    El circuito de la reivindicación 10, comprendiendo un código de programa legible por un ordenador configurado para compensar las capacidades parásitas de placa. ES 2 245 362 T3
  13. 13
    El circuito de la reivindicación 12, en el que dicho código de programa legible por un ordenador comprende:un código de programa legible por un ordenador para determinar un valor de las capacidades parásitas de placa;un código de programa legible por un ordenador para almacenar dicho valor;un código de programa legible por un ordenador para recuperar dicho valor durante un ciclo de medida;y un código de programa legible por un ordenador para incorporar el mencionado valor para calcular el nivel de material.
  14. 14
    El circuito de la reivindicación 12, en el que dicho código de programa legible por un ordenador implementa la siguiente ecuación:Nivel Const (((C sonda Csondaaire) Ccalsonda) /( (Ccélularef Ccélularefaire) Ccalref))· donde C sonda es la capacidad del condensador de sonda sumergido en el mencionado material, C sondaaire es la capacidad del condensador de sonda en el aire, C calularef es la capacidad del condensador de referencia sumergido en el mencionado material, C célularefaire es la capacidad del condensador de referencia en el aire, C calsonda es un valor de calibración del condensador de sonda, C calref es un valor de calibración del condensador de referencia, y Const es la longitud axial del condensador de referencia.
  15. 15
    Una sonda de capacidad que comprende el circuito de medida del nivel de capacidad de la reivindicación 1.
  16. 16
    La sonda de la reivindicación 15, comprendiendo:una fuente de corriente constante acoplada a dicho puerto de alimentación;un condensador de sonda acoplado a dicho puerto de sonda;un condensador de referencia acoplado a dicho puerto de referencia;un detector de umbral acoplado a dicho puerto de detector, el mencionado detector de umbral estando configurado para indicar cuándo la forma de onda de rampa lineal alcanza un umbral;en la que el mencionado circuito está configurado para mantener un diferencial de tensión de sustancialmente cero voltios entre el condensador de referencia y el condensador de sonda para eliminar de manera sustancial la capacidad parásita entre los mismos.
  17. 17
    Un procedimiento para determinar la capacidad de una sonda de capacidad de medida del nivel, comprendiendo el mencionado procedimiento:proporcionar un circuito de control;acoplar una fuente de corriente constante al circuito de control;acoplar un condensador de sonda al circuito de selección / control;acoplar un condensador de referencia al circuito de selección / control;dotar al circuito de selección / control con una pluralidad de conmutadores que son activables para acoplar de manera alternada la fuente de corriente constante al condensador de sonda y al condensador de referencia;configurar el circuito de control para generar de manera alterna una señal de forma de onda de rampa lineal que tenga una pendiente que sea proporcional a la magnitud de la capacidad de un condensador de sonda y un condensador de referencia acoplados a dicho puerto de sonda y a dicho puerto de referencia;activar los conmutadores para acoplar de manera alternada la fuente de corriente constante al condensador de sonda y al condensador de referencia;y usar del circuito de control para generar de manera alternada una señal de forma de onda de rampa lineal que tenga una pendiente que sea proporcional a la magnitud de la capacidad de un condensador de sonda y de un condensador de referencia;y mantener un diferencial de tensión de sustancialmente cero voltios entre el condensador de referencia y el condensador de sonda durante el mencionado uso del circuito de control.
Independent claims17