專利名稱：電容式料位限位開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是用于工礦企業(yè)和其它行業(yè)中的物料倉的電容式料位限位開關(guān)。
中國專利94247908.4號文獻公開了一種如

圖1所示的由傳感器和前置電路組成的“電除塵料位限位開關(guān)”。該前置電路包括本振電路、抗干擾電路、電容測量電路、溫度補償電路、回差電壓比較器和多通道料位顯示器、定時控制器，置于前置器中，通過電纜與傳感器相連，也就是前置電路與傳感器不是裝在一起的。該開關(guān)非常適宜監(jiān)視分布集中的8個及8個以上的物料倉中的料位狀況，對于物料倉較少且很分散而言，就有點大材小用了。
本實用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種一體化的電容式料位限位開關(guān)，它適宜監(jiān)視物料倉較少且很分散的物料倉中的料位。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的有前置電路和由探極、絕緣體、金屬管、接線棒組成的傳感器，兩者通過以下方案形成一體化結(jié)構(gòu)。設(shè)置延長管，此管兩端分別與金屬管的緊固件和電極罩螺紋相連，電極罩右端與蓋以螺釘相連，接線棒的信號線穿過延長管與電極罩內(nèi)的電路板上的抗干擾電路相連，此電路板上設(shè)有前置電路。前置電路中，回差電壓比較器的輸入端與電容測量電路A和具有溫度補償作用的電容測量電路B相連，此兩電路結(jié)構(gòu)相同，它們的輸入電容分別是傳感器、調(diào)節(jié)電容。
上述延長管的作用是連接傳感器和電極罩，信號線的通道，保護信號線，使之順利連接電極罩內(nèi)的前置電路和接線棒。延長管的長度視物料倉的情況而定，當(dāng)物料倉壁外沒有保護層或保溫層時，延長管可短些，反之則長些。為了消除物料倉內(nèi)的熱傳導(dǎo)和熱幅射對電路板上的前置電路的元器件的影響，可在延長管的右端裝上散熱片。如果物料倉溫度不高，可以不加散熱片。為了防止灰塵和水等對元器件的影響，可在電極罩和蓋之間設(shè)置硅橡膠墊。
上述的調(diào)節(jié)電容可由變?nèi)荻O管、可調(diào)電阻和并聯(lián)電容組成，其作用是可使電容測量電路B更好完成溫度補償以及能十分可靠和方便地遠距離調(diào)節(jié)整機靈敏度、工作狀態(tài)。電容測量電路A、B的輸出端，可經(jīng)過兩個運算放大器接由可調(diào)電阻和零點在中心的表頭組成的測量電路。該測量電路靈敏度高，可測量空倉、滿倉的電容值，并可遠距離接至控制室，與調(diào)節(jié)電容配合，能十分方便地觀測整機工作狀態(tài)。
本實用新型的優(yōu)點是其一，將機械和電路兩部分組裝在一起形成一體化結(jié)構(gòu)后，可方便生產(chǎn)，安裝、調(diào)試和使用。
其二，以電容測量電路B取代現(xiàn)有技術(shù)中的溫度補償電路后，由于它與電容測量電路A的結(jié)構(gòu)相同且在同一個本振電路驅(qū)動下，共同作用送入回差電壓比較器比較其電壓差值，所以具有非常一致的溫度、頻率特性和變化趨勢，可以在很寬的工作溫度范圍內(nèi)做到近乎完全一致的補償，這樣，就大大提高了整機的工作穩(wěn)定性和可靠性。
其三，由于調(diào)節(jié)電容是電容測量電路B的輸入電容，它可以通過可調(diào)電阻和電容弱耦合至測量電路，所以能無干擾、遠距離和十分方便地調(diào)節(jié)整機靈敏度與工作狀態(tài)，具有調(diào)節(jié)方便、工作適應(yīng)面廣且不受環(huán)境限制的優(yōu)點。
其四，由于將現(xiàn)有技術(shù)的執(zhí)行、指示電路的前級運算放大器的負端改為接地后，它就成為起隔離輸入與輸出作用的過零比較器了(參見圖3中的IC8)，從而能有效地消除回差電壓比較器輸入端的各種干擾因素及由此造成的輸出電壓跳變與不確定性，致使整機工作可靠性得到提高。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電路方框圖。
圖2是本實用新型的電路方框圖。
圖3是圖2的具體電路原理圖。
圖4是本實用新型機電一體化結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1已在前面敘述，此處略。
本實用新型設(shè)有傳感器和前置電路，兩者安裝在一起，形成如圖4所示的一體化結(jié)構(gòu)。由探極1、絕緣體2、金屬管3、接線棒17組成的傳感器同現(xiàn)有技術(shù)。安裝時，金屬管右端與焊連在物料倉壁的起支撐作用的緊固件4螺紋相連。延長管8可用不銹鋼或其它無縫鋼管制成，其左端與緊固件右端螺紋相連并以螺母5固定之，其右端與電極罩10螺紋相連。接線棒17尾端伸入至延長管腔內(nèi)，其與信號線16左端頭焊連或用螺母6、螺釘7固定之，此信號線右端頭穿過延長管與電極罩內(nèi)的電路板15上的抗干擾電路焊連。電路板上設(shè)有前置電路。鋁質(zhì)散熱片9可螺紋連接或其它方式安裝在延長管的右端上。在電極罩右端和罩蓋12之間設(shè)有硅橡膠墊11，它們以4個螺釘固定之。電極罩的下端開有引線出口14，電纜線13由此引線出口引出，分別接至市電220伏電源和控制電機的中間繼電器上，對前置電路的執(zhí)行、指示電路進行控制。
前置電路組成如圖2、圖3所示。方框1包括本振電路、電容測量電路A及其輸入電容傳感器和抗干擾電路，回差電壓比較器和控制排灰裝置的執(zhí)行與指示電路，這些電路基本同現(xiàn)有技術(shù)。不同的是在執(zhí)行與指示電路的前級運算放大器IC8中，IC8的負端改接地而成為過零比較器了(見圖3)。IC8輸出端接R24、R25。方框(2)、(3)、(4)、(5)分別是電容測量電路B、調(diào)節(jié)電容、測量電路、電源電路。
如圖3所示，電容測量電路B結(jié)構(gòu)同電容測量電路A，均由同一個本振電路驅(qū)動和共接回差電壓比較器IC7的輸入端。電容測量電路B取代了現(xiàn)有技術(shù)的溫度補償電路，其輸入電容是調(diào)節(jié)電容。
調(diào)節(jié)電容可由變?nèi)荻O管D9、可調(diào)電阻W1和并聯(lián)電容C22、C23組成。其中，D9負極經(jīng)串接電阻R17、R16接電源正極V1，經(jīng)串接的C21、R22接電容測量電路B中的二極管D8正極和三極管T2的發(fā)射極，經(jīng)C21和C22、C23接D9正極、C19負極和C20、W1，C20、W1另一端接R16、R17的串接點及C19正極。并且，可通過W1、C21弱耦合至測量電路。
測量電路由可調(diào)電阻W3、W4和零點在中心的表頭P(μA)組成，其通過IC11、IC12接電容測量電路A、B的輸出端。具體連接是IC11正輸入端經(jīng)R26接電容測量電路A中的IC5輸出端。IC12正輸入端經(jīng)R27接可調(diào)電阻W2中心接點。W2一端接電容測量電路B中的IC6輸出端，W2的另一端經(jīng)R18接地。IC11的負輸入端、輸出端并接于W3一端，IC12負輸入端、輸出端并接于W3另一端和表頭P一端，W3的中心接點經(jīng)W4接表頭P另一端。表頭刻度以電容量標示。
方框(5)所示的電源電路同現(xiàn)有技術(shù)，它也裝在電極罩10腔內(nèi)，是前置電路的工作電源(12伏直流電)。
上述及圖3所示的運算放大器IC1、IC2、IC3、IC4可選用TL084型號集成塊，IC5、IC6、IC7、IC8型號是LM224集成塊，IC9、IC10為三端穩(wěn)壓集成電路7812、7912，IC11、IC12為運放集成電路TL082。
本實用新型的工作過程簡述如下，當(dāng)物料倉為空倉時，傳感器電容由空氣中的介電常數(shù)所決定，電容量設(shè)為C0，此時電容測量電路A的輸出電壓(U1)大于電容測量電路B的輸出電壓(U2)，回差電壓比較器IC7輸出為負，使執(zhí)行電路不動作。
當(dāng)物料倉的物料淹沒傳感器探頭時，由于物料的介電常數(shù)大于空氣中的介電常數(shù)使電容增加值為ΔC，傳感器的電容是C0加ΔC，這樣U1＜U2，IC7輸出為正，使執(zhí)行與指示電路控制排灰裝置工作。
權(quán)利要求1.一種電容式料位限位開關(guān)，有前置電路和由探極(1)、絕緣體(2)、金屬管(3)、接線棒(17)組成的傳感器，其特征在于延長管(8)的兩端分別與金屬管的緊固件(4)和電極罩(10)螺紋相連，電極罩右端與蓋(12)螺釘相連，接線棒的信號線(16)穿過守延長管與電極罩內(nèi)的電路板(15)上的抗干擾電路相連，此電路板上設(shè)有前置電路，其中，回差電壓比較器IC7的輸入端與電容測量電路A和具有溫度補償作用的電容測量電路B相連，此兩電路結(jié)構(gòu)相同，它們的輸入電容分別是傳感器、調(diào)節(jié)電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是延長管(8)的右端上裝有散熱片(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是調(diào)節(jié)電容由變?nèi)荻O管D9、可調(diào)電阻W1和并聯(lián)電容C22、C23組成，其中，D9負極經(jīng)串接電阻R17、R16接電源正極，經(jīng)串接的C21、R12接電容測量電路B中的二極管D8正極和三極管T2的發(fā)射極，經(jīng)C21和C22、C23接D9正極、C19負極和C20、W1，C20、W1另一端接R16、R17的串接點及C19正極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的開關(guān)，其特征是所述的電容測量電路A、B，其輸出端經(jīng)運算放大器IC11、IC12接由可調(diào)電阻W3、W4和表頭P(μA)組成的測量電路，它們的連接關(guān)系是，IC11正輸入端經(jīng)R26接電容測量電路A中的運算放大器IC5輸出端，IC12正輸入端經(jīng)R27接可調(diào)電阻W2中心接點，W2一端接電容測量電路B中的運算放大器IC6輸出端，W2另一端經(jīng)R18接地，IC11的負輸入端、輸出端并接于W3一端，IC12負輸入端、輸出端并接于W3另一端和表頭P一端，W3的中心接點經(jīng)W4接表頭P另一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是回差電壓比較器IC7輸出端通過具有過零比較器作用的運算放大器IC8接執(zhí)行、指示電路中的R24、R25，IC8負端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是在電極罩(10)和蓋(12)之間設(shè)有硅橡膠墊(11)。
專利摘要本實用新型是用于工礦企業(yè)和其它行業(yè)的物料倉的電容式料位限位開關(guān)，其延長管(8)的兩端分別與電極罩(10)和固定傳感器的緊固件(4)螺紋相連，電極罩右端與蓋(12)螺釘相連，接線棒的信號線(16)穿過延長管與電極罩內(nèi)的前置電路板(15)上的抗干擾電路相連。前置電路中，同結(jié)構(gòu)的電容測量電路A、B接回差電壓比較器IC
文檔編號G01F23/26GK2235113SQ9521893
公開日1996年9月11日 申請日期1995年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月28日
發(fā)明者陳永泰, 王楓, 趙文虎 申請人:武漢科理技術(shù)開發(fā)公司