随着物联网化和智能化的不断演进，各行各业对液位和水分含量监测的需求越来越多，要求越来越高。比如，各类液体的液位连续测量，土壤墒情的分层监测，空冰设备蒸发器结霜监控，雨滴/雨量的即时反馈，等等。

    传统液位测量、开关控制和水分含量测量方法，如光学法、超声波法、磁性原理、导电法、阻容振荡法等，对于这些新的需求，要么结构设计复杂、装置困难，要么干扰无法排除，要么只能做开关控制、不能连续测量，要么不是数字信号输出无法用于智能控制，很难设计出完美的方案。

    为满足液位和水分含量测量的新需求，敏源传感自主研发的高精度数字单通道电容传感芯片MDC01和四通道电容传感芯片MDC04，精度高、调理范围宽、数字化输出、功耗低、电路简单、装置简便，可基于其设计出能解决行业顽疾和痛点的解决方案。

>>产品优势

1) 精度高。16bit ADC电路转换，电容分辨率为0.1fF，线性度误差小于0.3%。除了水，对于介电常数小的待测介质也非常敏感

2) 电容调理范围宽。可编程固定调理范围是0~100pF，可编程可变调理范围±15pF ~ ±0.5pF

3) 电路简单。待测电容直接与芯片相连，芯片输出数字信号给上位机

4) 用途范围广。既可用于液位、食品/土壤等水分含量检测，也可用于接近/手势传感等应用场景

5) MDC01/04分别为单通道和四通道的高精度电容调理芯片。单通道芯片MDC01用于单一测量功能，四通道芯片MDC04用于复杂测

   量功能

6) 内置精度为0.5℃的高精度温度传感芯片，可用于温度补偿

7) 和国外同类产品相比，具有更宽电容测量范围，更宽工作电压、更低功耗和I2C/单总线多接口等优势

>>应用电路

>>方案设计

1.电容传感的工作原理和基本知识

1) 根据电容量公式 的灵活运用，改变极板间介质介电常数ε、极板间距d和极板有效面积S三个参量中的任意一个量，均可使

   电容值C发生变化。改变ε，d和S不变，称为变介电常数型；改变d或s，ε和s或d不变，称为变极距或变面积型

2) 液位和水分含量测量通常需要固定装置，一般采用变介电常数型；而接近、手势检测一般采用变极距或变面积型

3) 每个极板和导线对地电容，称为寄生电容；极板之间的电容称为互电容，互电容的最大特点是不易受寄生电容的影响

2. 方案设计要点

1) 电容输入方式的选择：

   - MDC01/04 采用互电容差分输入方式，实验结果表明，可以很好避免周围寄生电容的干扰和影响

2) 待测介质的介电常数的考虑：

   - 待测物质的介电常数越大，电容值变化越敏感。如果待测物质的介电常数较小，电容值变化量就较小，比如石油。MDC01/04的

     分辨率为0.1fF，可识别微小的电容变化

   - ​​通常，电容传感技术测量液位采用非接触方式，容器的介电常数小于液体的介电常数为佳

   下表为部分常规物质的介电常数