CN201016770Y - 一种液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液位测量装置，包括液位传感器及其信号处理电路，液位传感器为电容式液位传感器。本实用新型采用的电容液位传感器能方便将各种环境液位转换为电信号，该信号被调理后由A/D电路转换成数字信号提供给嵌入式微处理器作进一步处理，最后微处理器根据处理结果通过装置中显示电路显示液位信息，同时还可根据需要，通过装置中控制接口电路输出控制信号。本测量装置具有结构简单，计量准确，无运动件，性价比高，调整方便和普适性好等优点。

Description

一种液位测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种液位测量装置。

背景技术

液位传感器在工业领域的监控中应用广泛，目前市面上的液位传感器按其工作原理不同，可分为超声式、磁浮球式、光电式和电容式等几种，这几种液位传感器各自均存在一些不足：或装置复杂，或测量准确度不高，或存在运动件，或只能在金属容器环境中工作。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种新型的液位测量装置，该装置具有结构简单，计量准确，无运动件，性价比高，调整方便和普适性好的优点。

本实用新型提供的技术方案是：一种液位测量装置，包括液位传感器及其信号处理电路，所述液位传感器为电容式液位传感器。

上述电容式液位传感器为平面电容液位传感器。

上述平面电容液位传感器包括绝缘基板及设置在绝缘基板上的构成平面电容两极的一对金属泊条，金属泊条表面设有绝缘层。

上述信号处理电路包括信号调理电路、A/D转换电路和微处理器，信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与控制端和微处理器的I/O口相接。

上述信号调理电路由正弦波发生器电路、电容液位传感器的测量电路、跟随器、反相放大电路、正弦波移相器、正弦波/方波转换电路、模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成：正弦波发生器电路的输出接入跟随器输入端，跟随器的一路输出经电容液位传感器接入电容液位传感器的测量电路，另一路输出经反相放大电路接正弦波移相器输入端；正弦波移相器输出连接正弦波/方波转换电路的输入，正弦波/方波转换电路的输出连接模拟开关的开关控制端，模拟开关的输入端与电容液位传感器的测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出经同相放大器接入A/D转换器输入端。

本实用新型设有显示电路，显示电路由液晶控制器和锁存器构成，微处理器的I/O口一路通过锁存器接入液晶控制器的控制端，另一路直接接入液晶控制器的数据端。

本实用新型还设有控制接口电路，控制接口电路由驱动三极管和继电器构成，驱动三极管输入端与微处理器的I/O脚相连，驱动三极管输出端与继电器线圈相连。

本实用新型采用的电容液位传感器能方便将各种环境液位转换为电信号，该信号被调理后由A/D电路转换成数字信号提供给嵌入式微处理器作进一步处理，最后微处理器根据处理结果通过装置中显示电路显示液位信息，同时还可根据需要，通过装置中控制接口电路输出控制信号。本测量装置具有结构简单，计量准确，无运动件，性价比高，调整方便和普适性好等优点。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型采用平面电容液位传感器的结构示意图；

图3是本实用新型采用平行板式电容液位传感器的结构示意图；

图4是实用新型电容液位传感器信号调理和A/D转换电路原理图；

图5是本实用新型看门狗电路、显示电路、控制接口电路和键盘电路以及它们分别与微处理器的连接原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细的描述：

参见图1，本实用新型由以下几部分构成：电容液位传感器及其信号调理电路1、A/D转换电路2，微处理器4、看门狗电路3、显示电路5、控制接口电路6和键盘电路7组成，

本实用新型的电容液位传感器可采取多种结构，本实用新型推荐两种，如图2和图3所示。图2中所示为平面式电容液位传感器，该传感器包括绝缘基板8及镶嵌在绝缘基板8上的一对金属泊条9、10，金属泊条9、10表面设有绝缘层。所述一对金属泊条9、10可以是两个金属泊条设在绝缘基板8的一面；但最好将这一对金属泊条9、10分成两组以加大电容极板的面积，每组金属泊条分设在绝缘基板8的两面并通过底版过孔电联接，分布在同一面的金属泊条呈如图2所示的交错结构，两组金属泊条9、10通过两条导线a、b引出并与信号调理电路1输入端相连。图3中所示为平行板式电容液位传感器，电容的两个极板11、12平行放置，通过一绝缘材质13固定成一整体，两极通过导线a、b与信号调理电路输入端相连。电容液位传感器两极表面紧贴绝缘、耐酸耐碱防水涂层，可感知待测液体对传感器淹没程度，即可把液位转换为电信号，具有灵敏度高、响应快等特点。

图4中，本实用新型的电容液位传感器及其信号调理电路1包括了ICL8038正弦波发生器电路，电容液位传感器sensor的测量电路U4，跟随器U1，反相放大电路U2A，正弦波移相器U2B，正弦波/方波转换电路U3A。待测液体液位大小实时地转换为sensor输出电信号的变化后输入其测量电路U4，U4输出的正弦交流电压幅度正比于sensor输出信号。ICL8038正弦波发生器电路的输出信号既是sensor的测量电路U4的激励源，又是正弦波移相器的参考信号源，ICL8038正弦波发生器电路的输出接入跟随器U1输入端，跟随器U1的输出一路接sensor，另一路经反相放大电路U2A接正弦波移相器U2B输入端。正弦波移相器U2B输出至正弦波/方波转换电路U3A完成波形转换后输出至模拟开关4066A的开关控制端，模拟开关4066A的输入端与sensor测量电路U4输出端相连，sensor测量电路U4输出的正弦信号与移相后的同频方波通过模拟开关4066A实现相关运算，运算结果输出至有源低通滤波器U5，sensor输出的电信号越大，有源低通滤波器U5输入信号的幅度越大，把该输入信号转换成电平信号输出的电平幅度就越大。有源低通滤波器U5的输出经同相放大器U6接入A/D转换器AD574输入端，AD574的输出端和相应控制端与微处理器AT89C51的P2P3 I/O口相接，微处理器可通过I/O口读入AD574转换结果以判断出液位的大小。

图5中，为确保微处理器可靠工作，本实用新型还采用了以微处理器监控芯片MAX813L为核心搭建看门狗电路，该芯片的控制脚与微处理器AT89C51的P1.7I/O脚相连，该芯片输出脚与微处理器AT89C51的REST脚相连，如由于各种干扰使微处理器AT89C51控制程序跑飞或发生掉电情况，微处理器监控芯片MAX813L将通过非门7404A、或门7432A输出复位信号以使微处理器AT89C51恢复正常运行。AT89C51的P0口一方面通过锁存器74LS373接入显示电路5(液晶控制器HD44780)的控制端，另一方面直接接入显示电路5(液晶控制器HD44780)的数据端。AT89C51的WR和RD脚通过与非门7400A向液晶控制器HD44780输出读写控制信号。键盘电路7由多个按键(S1、S2、S3)和与之串联的上拉电阻构成，键盘电路7的输出端与AT89C51的I/O脚相连，可通过它预置一些系统极限参数。控制接口电路6主要由驱动三极管T1、T2和继电器构成，驱动三极管输出端与继电器线圈相连，其输入端与AT89C51的I/O脚相连，AT89C51根据测量所得的液位情况通过它输出相关的控制信号如上下限阈值报警信号、液位恒值控制信号或开关信号驱动与之相接执行机构。

Claims (6)

1.一种液位测量装置，包括液位传感器及其信号处理电路，其特征在于：液位传感器为电容式液位传感器；信号处理电路包括信号调理电路、A/D转换电路和微处理器，信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与控制端和微处理器的I/O口相接。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于：电容式液位传感器为平面电容液位传感器。

3.根据权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于：平面电容液位传感器包括绝缘基板及设置在绝缘基板上的构成平面电容两极的一对金属泊条，金属泊条表面设有绝缘层。

4.根据权利要求1或2或3所述的液位测量装置，其特征在于：信号调理电路由正弦波发生器电路、电容液位传感器的测量电路、跟随器、反相放大电路、正弦波移相器、正弦波/方波转换电路、模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成：正弦波发生器电路的输出接入跟随器输入端，跟随器的一路输出经电容液位传感器接入电容液位传感器的测量电路，另一路输出经反相放大电路接正弦波移相器输入端；正弦波移相器输出连接正弦波/方波转换电路的输入，正弦波/方波转换电路的输出连接模拟开关的开关控制端，模拟开关的输入端与电容液位传感器的测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出经同相放大器接入A/D转换器输入端。

5.根据权利要求1或2或3所述的液位测量装置，其特征在于：设有显示电路，显示电路由液晶控制器和锁存器构成，微处理器的I/O口一路通过锁存器接入液晶控制器的控制端，另一路直接接入液晶控制器的数据端。

6.根据权利要求1或2或3所述的液位测量装置，其特征在于：设有控制接口电路，控制接口电路由驱动三极管和继电器构成，驱动三极管输入端与微处理器的I/O脚相连，驱动三极管输出端与继电器线圈相连。

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