專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字電容式料位變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物料高度測(cè)量?jī)x，更具體的本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字電容式
料位變送器，通過(guò)測(cè)量變送器探頭與容器壁形成的電容器介電常數(shù)的大小來(lái)測(cè)量被測(cè)物料 的高度。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)所用的數(shù)字電容式料位變送器大多是從德國(guó)和美國(guó)進(jìn)口的，價(jià)格昂貴。 而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的料位變送器大多為模擬式，抗干擾能力及標(biāo)定靈活性均不及數(shù)字式。為此，自 行設(shè)計(jì)和制造數(shù)字電容式料位變送器是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗干擾能力強(qiáng)、標(biāo)定靈活、價(jià)
格低廉的數(shù)字電容式料位變送器。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種數(shù)字電容式料位變送器，通過(guò)測(cè)量變送器探頭與容器壁形成的電容器介電常 數(shù)的大小來(lái)測(cè)量被測(cè)物料的高度，它包括多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，濾波器、單片機(jī)系統(tǒng)、 壓流轉(zhuǎn)換、探頭，多諧振蕩器輸出幅值、周期和占空比都一定的矩形波，該矩形波做單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器的輸入，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也輸出矩形波，其幅值、周期與輸入一致，占空比與一個(gè)變化 的探頭的電容值成正比，經(jīng)濾波器濾波后所得的直流電壓與電容值成正比，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng) 和壓流轉(zhuǎn)換得到與探頭的電容值成正比的電流輸出。其中多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別 由一片7555級(jí)外圍器件構(gòu)成，濾波器采用RC 二級(jí)濾波實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)系統(tǒng)采用M68HC908JK3 單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，壓流轉(zhuǎn)換采用壓流轉(zhuǎn)換芯片XTR110實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下的積極效果1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路可靠；2、本實(shí)用新型易于制作、測(cè)量精度高；3、本實(shí)用新型價(jià)格低廉；4、本實(shí)用新型抗干擾能力強(qiáng)；5、本實(shí)用新型標(biāo)定靈活。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)總體框圖。圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)部分電路圖。圖3為本實(shí)用新型數(shù)字變送電路部分電路圖。圖4為本實(shí)用新型壓流轉(zhuǎn)換部分電路圖。圖5為本實(shí)用新型電路板無(wú)件布局圖。圖6為本實(shí)用新型電路板頂面布線(xiàn)圖。圖7為本實(shí)用新型電路板底面布線(xiàn)圖。圖中1-多諧振蕩器，2-單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，3-濾波器，4-單片機(jī)系統(tǒng)，5-壓流轉(zhuǎn)換，
6-探頭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型最佳實(shí)施例 由圖1所示，數(shù)字電容式料位變送器，主要由多諧振蕩器l，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2，濾波 器3、單片機(jī)系統(tǒng)4、壓流轉(zhuǎn)換5、探頭6組成。 多諧振蕩器1輸出為幅值、周期和占空比都一定的矩形波，該矩形波做單穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)器2的輸入。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2的輸出也為矩形波，其幅值、周期與輸入一致，占空比與一 個(gè)變化的探頭6的電容值Cx成正比，經(jīng)濾波器3濾波后所得的直流電壓與Cx也是正比的 關(guān)系，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)4和壓流轉(zhuǎn)換5，得到與探頭6的電容值Cx成正比的電流輸出。Cx為 變送器兩極板之間的電容值。由以上分析可知，電流輸出Io與被測(cè)物料的高度是成正比的 關(guān)系。 單片機(jī)系統(tǒng)4由Motorola公司的M68HC908JK3單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，壓流轉(zhuǎn)換5 芯片為XTR110，通過(guò)對(duì)按鍵的操作可實(shí)現(xiàn)空倉(cāng)標(biāo)定，滿(mǎn)倉(cāng)標(biāo)定，參數(shù)鎖定，參數(shù)解鎖以及復(fù) 位等功能，它將從I/O 口輸入的電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砣缓蠼?jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸 出直流電壓(范圍在l 5V)，此直流電壓經(jīng)壓/流轉(zhuǎn)換后得到電流輸出Io，該電流與被測(cè) 物料的高度是正比的關(guān)系。 多諧振蕩器1和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2分別由一片7555級(jí)外圍器件構(gòu)成，元器件選擇如 下Rl-10k;R2-2k ;R3-5k ;Rx-200k ;Cl-O. 01 ;C2-0. 01 ;C3_0. 1 ;C4-0. 01。 壓流轉(zhuǎn)換5由一片XTR110實(shí)現(xiàn)。XTR110是專(zhuān)為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的由電壓轉(zhuǎn)變 成電流的精密轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)精密的金屬膜電阻網(wǎng)絡(luò)提供從輸入電壓到輸出電流的線(xiàn)形關(guān)系 比例，它的輸入電壓為0 10V，輸出電流為4 20mA。 XTR110內(nèi)部還有一個(gè)單獨(dú)的重要參 數(shù)，即10V的參考電壓輸出，常用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部電路或作為它的3腳參考電壓輸入。實(shí)際設(shè)計(jì) 中用這里的10V參考電壓輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器，調(diào)解兩個(gè)電位器使得運(yùn)放的輸出為1 5V。 圖4是0 10V輸入產(chǎn)生4 20mA電流的電路圖。4腳為電壓輸入端；13腳和14 腳分別接P-Cha皿el MOSFET的S極和G極；D極接負(fù)載，輸出電流。本本實(shí)用新型中XTR110 的輸入是1 5V，輸出為4 20mA，接線(xiàn)方式腳3、4、9、10接公共端，腳5為輸入。 該變送器探頭6與容器壁形成一個(gè)電容器。電容極板(探頭6與容器壁)的表面 積、兩極板之間的距離及被測(cè)物料的介電常數(shù)決定電容量Cx的大小。當(dāng)探頭6固定安裝于 容器壁上后，被測(cè)物料之介電常數(shù)不變時(shí)，此刻的電容量Cx僅取決于被測(cè)物料的高度，并 與物位成正比。通過(guò)變送器將測(cè)出的電容量轉(zhuǎn)換為連續(xù)的4 20mA模擬信號(hào)輸出。
權(quán)利要求一種數(shù)字電容式料位變送器，包括多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，濾波器、單片機(jī)系統(tǒng)、壓流轉(zhuǎn)換、探頭，其特征在于多諧振蕩器輸出幅值、周期和占空比都一定的矩形波，該矩形波做單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也輸出矩形波，其幅值、周期與輸入一致，占空比與一個(gè)變化的探頭的電容值成正比，經(jīng)濾波器濾波后所得的直流電壓與電容值成正比，經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)和壓流轉(zhuǎn)換得到與探頭的電容值成正比的電流輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電容式料位變送器，其特征在于所述的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別由一片7555級(jí)外圍器件構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電容式料位變送器，其特征在于所述的濾波器采用RC二級(jí)濾波實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電容式料位變送器，其特征在于所述的單片機(jī)系統(tǒng)采用M68HC908JK3單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電容式料位變送器，其特征在于所述的壓流轉(zhuǎn)換采用 壓流轉(zhuǎn)換芯片XTR110實(shí)現(xiàn)。
專(zhuān)利摘要一種數(shù)字電容式料位變送器，包括多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，濾波器、單片機(jī)系統(tǒng)、壓流轉(zhuǎn)換、探頭；其中多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別由一片7555級(jí)外圍器件構(gòu)成，濾波器采用RC二級(jí)濾波實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)系統(tǒng)采用M68HC908JK3單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，壓流轉(zhuǎn)換采用壓流轉(zhuǎn)換芯片XTR110實(shí)現(xiàn)，通過(guò)測(cè)量變送器探頭與容器壁形成的電容器介電常數(shù)的大小來(lái)測(cè)量被測(cè)物料的高度。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路可靠、易于制作、測(cè)量精度高、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)、標(biāo)定靈活等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F23/26GK201532230SQ20092011072
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者彭光正 申請(qǐng)人:彭光正