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一种液位计传感器短路、开路检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液位计传感器短路、开路检测电路,包括:放大器A1、放大器A2、加法器、比较器I、比较器II、或逻辑门、模拟开关和V/I转换电路;放大器A1连接第一检测点、第二检测点;放大器A2连接第二检测点、第三检测点;放大器A1和放大器A2的输出电压输入到加法器中进行求和,加法器的输出端分别连接比较器I的第一输入端和比较器II的第一输入端,比较器I的输出端连接或逻辑门的第一输入端,比较器II的输出端连接或逻辑门的第二输入端,或逻辑门的输出端连接模拟开关的第一输入端,放大器A2的输出端连接模拟开关的第二输入端,模拟开关的第一输出端连接V/I转换电路,模拟开关的第二输出端输出报警电压VA。

Description

一种液位计传感器短路、开路检测电路
技术领域
本发明属于计量领域,具体涉及一种液位计传感器短路、开路检测电路。
背景技术
电阻式传感器应用于磁浮子液位计电路如图1所示,R1,R2...RN是传感器电阻网络,其中R1代表液位最高点位置,RN代表液位最低点位置,S1,S2...SN对应位置的干簧管,液位到达相应位置后对应的干簧管导通。恒流源电流从T1流向T3,T2和T3点引出差分电压,差分电压越大表明导通的干簧管位置越靠近T1,进而表明液位越高。
传统的电阻式磁浮子液位计电测量系统如图2所示,电阻网络由高精度恒流源供电,T2和T3两点间V+、V-电压之差与液位成线性关系,该差分电压通过放大器放大后驱动V/I转换电路输出4-20mA电流,实现液位测量。
该方法原理简单,器件精简,但是没有考虑到故障情况下,比如T1与T2短路,或T3与T2短路,还有电阻网络中任一电阻开路情况下的异常情况,在可靠性要求很高的应用场合是不能使用的,因此有必要增加传感器故障报警电路来提高测量系统可靠性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种液位计传感器短路、开路检测电路。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种液位计传感器短路、开路检测电路,该液位计传感器包括由若干电阻串联连接而成的电阻单元;所述电阻单元的输入端作为第一检测点,输出端作为第三检测点;每个电阻的输出端连接一干簧管,所有干簧管连接形成第二检测点;该检测电路包括:放大器A1、放大器A2、加法器、比较器I、比较器II、或逻辑门、模拟开关和V/I转换电路;
放大器A1的第一输入端连接第一检测点,第二输入端连接第二检测点;
放大器A2的第一输入端连接第二检测点,第二输入端连接第三检测点;
放大器A1和放大器A2的输出电压输入到加法器中进行求和,加法器的输出端分别连接比较器I的第一输入端和比较器II的第一输入端,比较器I的输出端连接或逻辑门的第一输入端,比较器II的输出端连接或逻辑门的第二输入端,或逻辑门的输出端连接模拟开关的第一输入端,放大器A2的输出端连接模拟开关的第二输入端,模拟开关的第一输出端连接V/I转换电路,模拟开关的第二输出端输出报警电压VA。
优选地,所述放大器I包括第一放大器,所述第一放大器的正输入端接第一检测点,负输入端接第二检测点。
优选地,所述放大器II包括第二放大器,所述第二放大器的正输入端接第二检测点,负输入端接第三检测点。
优选地,所述加法器包括第一运放,放大器A1的输出电压与放大器A2的输出电压同时输入到第一运放的正向输入端,第一运放的反向输入端与输出端之间并联一电阻,第一运放的反向输入端经一电阻接地。
优选地,所述比较器I包括第二运放,第二运放的正向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。
优选地,所述比较器II包括第三运放,第三运放的反向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。
如上所述,本发明的一种液位计传感器短路、开路检测电路,具有以下有益效果:
本发明可以准确检测液位传感器的工作状态,并在传感器故障(开路、短路)时输出报警信号。
附图说明
图1为电阻式传感器应用于磁浮子液位计电路略图;
图2为传统的电阻式磁浮子液位计测量系统框图;
图3为具有传感器开路、短路保护功能的电阻式磁浮子液位计电路框图;
图4为电阻式传感器信号放大电路的电路图;
图5为加法器电路的电路图;
图6为比较器电路的电路图;
图7为报警电路的电路图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
图3为本发明的一种液位计传感器短路、开路检测电路的原理框图。如图所示,一种液位计传感器短路、开路检测电路,该液位计传感器包括由若干电阻串联连接而成的电阻单元;所述电阻单元的输入端作为第一检测点,输出端作为第三检测点;每个电阻的输出端连接一干簧管,所有干簧管连接形成第二检测点;该检测电路包括:放大器A1、放大器A2、加法器、比较器I、比较器II、或逻辑门、模拟开关和V/I转换电路;
放大器A1的第一输入端连接第一检测点,第二输入端连接第二检测点;
放大器A2的第一输入端连接第二检测点,第二输入端连接第三检测点;
放大器A1和放大器A2的输出电压输入到加法器中进行求和,加法器的输出端分别连接比较器I的第一输入端和比较器II的第一输入端,比较器I的输出端连接或逻辑门的第一输入端,比较器II的输出端连接或逻辑门的第二输入端,或逻辑门的输出端连接模拟开关的第一输入端,放大器A2的输出端连接模拟开关的第二输入端,模拟开关的第一输出端连接V/I转换电路,模拟开关的第二输出端输出报警电压VA。
放大器A1、A2的输出电压经过加法器求和后进入比较器比较,正常时该电压值应等于恒流源流经第一检测点T1、第三检测点T3间所有电阻上电压,且在一定范围,此时或逻辑输出电压Vo4为低电平,放大器A2输出电压Vo2被模拟开关选择导通,正常的与液位成线性关系的电压信号驱动V/I转换电路输出4-20mA电流至控制系统。异常时,如第一检测点T1或第三检测点T3与第二检测点T2短路,这时加法器输出电压Vo3小于正常值下限,因此比较器1输出高电平,或逻辑门随之输出高电平,报警电压VA被模拟开关选通输出至V/I转换电路的输入端;同理当电阻网络中任一电阻开路情况,加法器输出电压必定会远大于正常值上限,此时比较器II输出高电平,或逻辑门随之输出高电平,预设报警电压VA被模拟开关选通输出至V/I转换电路,输出报警电流至控制系统,本系统中的预设报警电流为21.6mA。
图4为电阻式传感器信号放大电路的电路图,放大器I包括第一放大器U2,所述第一放大器U2的正输入端接第一检测点T1,负输入端接第二检测点。于本实施例中,放大器I采用INA118UB。具体的,第一检测点T1连接第一放大器U2的正输入端,即管脚2,第二检测点T2连接第一放大器U2的负输入端,即管脚3。第一放大器U2的管脚1与管脚8连接第二电阻R2,第一放大器U2的正电源端与负电源端分别接+9V电压、-9V电压,第一放大器U2的REF端接地,输出端输出电压Vo1。
如图4所示,放大器II包括第二放大器U2,所述第二放大器U2的正输入端接第二检测点T2,负输入端连接第三检测点T3。于本实施例中,放大器II采用INA118UB。具体的,第二检测点T2连接第二放大器U2的正输入端,即管脚2,第三检测点T3连接第二放大器U2的负输入端,即管脚3。第二放大器U2的管脚1与管脚8连接第一电阻R2,第二放大器U2的正电源端与负电源端分别接+9V电压、-9V电压,第二放大器U2的REF端接地,输出端输出电压Vo2。
图5为加法器电路的电路图。如图5所示,加法器包括第一运放,放大器A1的输出电压与放大器A2的输出电压同时输入到第一运放的正向输入端,第一运放的反向输入端与输出端之间并联一电阻,第一运放的反向输入端经一电阻接地。于本实施例中,第一运放选择TLV2252AID。具体地,放大器I的输出电压Vo1经第五电阻R5输入到第一运放的正向输入端,放大器II的输出电压Vo2经第六电阻R6输入到第一运放的正向输入端,第一运放的输出端与反向输入端连接第三电阻R3,第一运放的反向输入端经第四电阻R4接地,第一运放的输出端输出电压Vo3。
图6为比较器电路的电路图。如图6所示,比较器I包括第二运放,第二运放的正向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。于本实施例中,第二运放选择TLV2252AID。输输电压Vo3接入到第二运放的正向输入端,第二运放的反向输入端接一基准电压,第二运放的输出端输出电压Vc1。
比较器II包括第三运放,第三运放的反向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。于本实施例中,第三运放TLV2252AID。输输电压Vo3接入到第三运放的反向输入端,第三运放的正向输入端接一基准电压,第三运放的输出端输出电压Vc1。
图7为报警电路的电路图。如图所示,报警电路包括一或逻辑门和一模拟开关,输出电压Vc1和输出电压Vc2分别输入到或逻辑门的两个输入端,或逻辑门的输出端连接模拟开关的第一输入端,放大器A2的输出端连接模拟开关的第二输入端,模拟开关的第一输出端连接V/I转换电路,模拟开关的第二输出端输出报警电压VA。于本实施例中,模拟开关为LVC1G3157,具体地,模拟开关的第一输入端为S端,第二输入端为B1端,第一输出端为A端,第二输出端为B2端。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种液位计传感器短路、开路检测电路,该液位计传感器包括由若干电阻串联连接而成的电阻单元;所述电阻单元的输入端作为第一检测点,输出端作为第三检测点;每个电阻的输出端连接一干簧管,所有干簧管连接形成第二检测点;其特征在于,该检测电路包括:放大器A1、放大器A2、加法器、比较器I、比较器II、或逻辑门、模拟开关和V/I转换电路;
放大器A1的第一输入端连接第一检测点,第二输入端连接第二检测点;
放大器A2的第一输入端连接第二检测点,第二输入端连接第三检测点;
放大器A1和放大器A2的输出电压输入到加法器中进行求和,加法器的输出端分别连接比较器I的第一输入端和比较器II的第一输入端,比较器I的输出端连接或逻辑门的第一输入端,比较器II的输出端连接或逻辑门的第二输入端,或逻辑门的输出端连接模拟开关的第一输入端,放大器A2的输出端连接模拟开关的第二输入端,模拟开关的第一输出端连接V/I转换电路,模拟开关的第二输出端输出报警电压VA。
2.根据权利要求1所述的一种液位计传感器短路、开路检测电路,其特征在于,所述放大器I包括第一放大器,所述第一放大器的正输入端接第一检测点,负输入端接第二检测点。
3.根据权利要求1或2所述的一种液位计传感器短路、开路检测电路,其特征在于,所述放大器II包括第二放大器,所述第二放大器的正输入端接第二检测点,负输入端接第三检测点。
4.根据权利要求1所述的一种液位计传感器短路、开路检测电路,其特征在于,所述加法器包括第一运放,放大器A1的输出电压与放大器A2的输出电压同时输入到第一运放的正向输入端,第一运放的反向输入端与输出端之间并联一电阻,第一运放的反向输入端经一电阻接地。
5.根据权利要求1所述的一种液位计传感器短路、开路检测电路,其特征在于,所述比较器I包括第二运放,第二运放的正向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。
6.根据权利要求1所述的一种液位计传感器短路、开路检测电路,其特征在于,所述比较器II包括第三运放,第三运放的反向输入端连接加法器的输出端,反向输入端接入一基准电压。
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