CN201517936U

CN201517936U - 时分复用多通道的电接点液位检测电路

Info

Publication number: CN201517936U
Application number: CN 200920216490
Authority: CN
Inventors: 万嵩; 高炼; 孙建华; 徐斌
Original assignee: 719th Research Institute of CSIC
Current assignee: 719th Research Institute of CSIC
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-09-17

Abstract

本实用新型公开一种时分复用多通道的电接点液位检测电路包括电源电路、脉冲电路、电接点测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路；单片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连。本实用新型利用时分复用技术，减少了电接点电极通电时间，采用单片机控制的脉冲瞬时测量电路，有效保证通过电极正负电流的对称性，利用电压比较检测技术，测量精度高。

Description

时分复用多通道的电接点液位检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，用于电接点液位测量中对电极的检测和保护领域。

背景技术

现有的电接点液位检测电路中，一般给电极供电的电源采用直流或工频低压交流，持续通电，电接点有水判断电路用三极管等电子器件组成，通过检测通过电极的电流来判断电极是否被液体浸没。当电极被浸没后，对电极的持续通电会使电极很快被电解腐蚀和极化并失去作用。

某些检测电路利用单片机控制，利用正反脉冲对具有公共电极的电接点电极进行检测并去极化，利用通过电极的电流驱动光隔等来判断电极是否被液体浸没，减少了电极的腐蚀，但是产生的正反脉冲由于公共电极的存在和电路本身的结构，造成正反脉冲的不对称，仍然存在着极化腐蚀，并且适用范围受到所测液体电导率限制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，能够减少电接点液位探头电极通电电解极化腐蚀，提高测量电极的使用寿命，实现对多路电接点电极的扫描检测，并能够适用于不同介质的液体测量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

该一种时分复用多通道的电接点液位检测电路包括电源电路、脉冲电路、电接点测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路；单片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连。

单片机电路发出控制指令给电接点测量通道选择电路，在一个检测周期内电接点测量通道选择电路依次选择待测液位电接点，每次选择一路，控制脉冲电路在电接点液位电极上施加对称的正负脉冲。施加脉冲时，多通道电接点信号检测电路将检测电阻上的电压与预置比较参考电压进行比较，比较结果送至单片机。单片机接收后，判断电极是否被液体浸没，并将结果送至输出电路，输出电路将单片机的输出转变为接点信号，送至显示控制电路进行显示和控制。一个检测周期内一路电接点检测完毕后，接着进行下一路电接点的检测，如此循环，全部通道液位电接点检测完毕后，接着进入下一个检测周期，即可完成对多路电接点液位的检测。

本实用新型的有益效果：利用时分复用技术，极大地减少了电接点电极通电时间，采用单片机控制的脉冲瞬时测量电路，可有效保证通过电极正负电流的对称性，使普通测量电极防腐性能得到大幅度提高，使用寿命大大延长。本电路还可以方便的根据所测液体电导率调整量程，只需一个电接点信号检测电路即可实现对多路电接点电极的检测，利用电压比较检测技术，测量精度高。

附图说明

图1是本实用新型硬件原理框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型可实现对8路液位测量电接点的信号检测。电路中分别为VDD和其地VSS，VCC和其地VEE，根据本电路，VDD＝5V，VCC＝10V，其中VCC用于电接点电极的检测脉冲电路部分，V1～V16为光电隔离器，这里采用TPL521，其输入侧1、2、3、4引脚如图所示串联，图中引脚4接至电接点测量通道选择电路中译码器U2、U3的输出端。电阻Ra1～Ra16为光电隔离器V1～V16输入端的限流电阻，限流电阻的一端与电源VDD相连，另一端与光电隔离器的引脚1相连。VD1～VD32为小型二极管，这里采用1N4148，如图示分别接在光电隔离器V1～V16输出引脚5和引脚7处，起抑制干扰作用。各光电隔离器输出引脚5经过小型二极管后并接，再与多通道电接点信号检测电路的输入端——检测电阻R1的引脚1相连。SW1～SW8为待测液位电接点，A、B分别为各液位电接点的两极。光电隔离器2个一组，分别对应一个待测液位电接点，以V1、V2为例，V1的引脚7经小型二极管后与电接点SW1的一极B相连，并与V2的引脚6相连；V2的引脚7经小型二极管后与电接点SW1的另一极A相连，并与V1的引脚6相连。

电接点测量通道选择电路部分，U2、U3为3-8译码器，这里选用54LS138，C3、C4为电源滤波电容。U2、U3的输入端A、B、C口即引脚1、2、3，分别与单片机U1的RB1、RB2、RB3口即引脚22、23、24相连。U2的使能端E3口即引脚6，与单片机U1的RA2口即引脚4相连，U3的使能端E3口即引脚6，与单片机U1的RA5口即引脚7相连。U2的输出端Y0～Y7(对应引脚分别为15、14、13、12、11、10、9、7)，分别连接光电隔离器V1、V3、V5、V7、V9、V11、V13、V15的引脚4。U3的输出端Y0～Y7(对应引脚分别为15、14、13、12、11、10、9、7)，分别连接V2、V4、V6、V8、V10、V12、V14、V16的引脚4。

多通道电接点信号检测电路部分，U4为运算放大器，这里采用LM158，U5为光电隔离器。R1为检测电阻，这里取值为20K。R2与C1、C2组成阻容低通滤波器，用于过滤杂波干扰分量。量程档选择电阻R4、R5、R6一端接电源VCC，另外一端分别接Rx1、Rx2、Rx3，分别对应不同电导率的液体介质，这里可对三种不同电导率的液体设定三个量程，根据实际需要可以更换相应电阻改变量程或增加量程选择档数。Rx1、Rx2、Rx3为可变电阻网络，可以通过变阻器或电阻串、并联等方式实现，用于补偿电接点信号检测电路产生的电压误差。JP1、JP2、JP3为不同量程选择用的跳线开关，每次选择其中一个，选择时应使量程档选择电阻的阻值大于待测液体电阻阻值。R3为分压电阻，这里选取与检测电阻R1相同的阻值20K，R3的一端接电源负端VEE，一端接跳线开关并与U4的引脚2相连，该点的电压作为比较器预置比较参考电压VEF。U4的输出端引脚1与单片机RB0口即引脚21相连。

输出电路部分，O1、O2、O3、O4为光电隔离器，O1、O2、O3、O4的引脚8、6均与VCC相连，O1、O2、O3、O4的引脚7、5与显示控制电路相连。Rb1～Rb8为限流电阻。Rb1、Rb2一端与O1的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb3、Rb4一端与O2的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb5、Rb6一端与O3的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb7、Rb8一端与O4的引脚1、3相连，另一与VDD相连。O1的引脚2、4与单片机的RC0、RC1口即引脚11、12相连；O2的引脚2、4与单片机的RC2、RC3口即引脚13、14相连；O3的引脚2、4与单片机的RC4、RC5口即引脚15、16相连；O4的引脚2、4与单片机的RC6、RC7口即引脚17、18相连。

显示控制电路可任意选用常规电路，如经三极管放大后驱动继电器等，将输出电路送过来的接点导通信号转换为显示及控制信号。

单片机电路部分，U1为本实用新型采用的单片机PIC18F258，U1的引脚20接电源VDD，引脚8、19接电源地VSS；引脚1、9、10、27、28所接电容、晶振、插座、电阻、二极管等器件组成单片机辅助电路，用于为单片机提供时钟信号以及单片机程序的输入及调试。U1的引脚4、7分别与U2、U3的使能端引脚6相连；U1的引脚22、23、24分别与U2、U3的输入端引脚1、2、3相连；U1的引脚21与U4的输出端引脚1相连；U1的引脚11、12、13、14、15、16、17、18与输出电路相连。

本实用新型的工作过程及原理，其中1表示高电平，0表示低电平：单片机U1按程序将RA2、RA5口初始状态均置为0，U2、U3的使能端口E3为0，使端口Y0～Y7为1。与U2、U3的Y0口相连的脉冲电路部分的光电隔离器V1、V2的引脚4也是高电平，所以V1和V2的输出端均处于截止状态，电流不导通。接着单片机程序先将RB1、RB2、RB3口都置0，经3-8译码器U2、U3后译码后选择输出端口为Y0口。单片机U1接着将RA2口置1即高电平，U2使能端E3有效，其Y0端口由高电平状态转变为低电平状态，与之相连的V1的引脚4也为低电平，V1输出端均导通，电压从VCC经V1的引脚8、7，小型二极管VD1到达电接点SW1的电极B处，此时V2输出端均截止。

若电接点SW1的电极A、B间没有液体，则从电接点SW1的电极A、B到检测电阻R1的回路没有电流，R1的引脚1处的待测电压VIN为0，经U4组成的比较器与VEF比较后，比较器U4的输出端引脚1的电压输出低电平，该结果送至U1的RB0口，单片机U1判断SW1不导通，RC0口输出高电平，对应输出电路的光电隔离器O1的输入引脚1、2和对应输出引脚8、7均截止，接点不导通。

若电接点SW1的电极A、B间有液体，则电流从电接点SW1的电极B经液体到达电极A，再经过V1的引脚6、5，经过小型二极管VD2沿回路到达检测电阻R1，经R1到达电源的负端VEE，R1的引脚1处的待测电压VIN，经U4组成的比较器与VEF比较，当VIN大于VEF时，比较器U4的输出端引脚1的电压输出高电平，该结果经光电隔离器U5转换后送至U1的RB0口，单片机U1判断SW1导通，RC0口输出低电平，对应输出电路的光电隔离器O1的输入引脚1、2和对应输出引脚8、7导通，接点导通。

接着单片机U1将RA2口置0，再将RA5口置1，U2使能端E3低，其Y0端口由低电平状态转变为高电平状态，与之相连的V1的引脚4也为高电平，V1输出端均截止。而U3使能端E3有效，其Y0端口由高电平状态转变为低电平状态，与之相连的V2的引脚4也为低电平，V2输出端均导通，电压从VCC经V2的引脚8、7，小型二极管VD3到达电接点SW1的电极A处，此时V1输出端均截止。电流从电接点SW1的电极A经液体到达电极B，再经过V2的引脚6、5，经过小型二极管VD4沿回路到达检测电阻R1，经R1到达电源负端VEE，R1的引脚1处的待测电压VIN，经U4组成的比较器与VEF比较，当VIN大于VEF时，比较器U4的输出端引脚1的电压输出高电平，该结果经光电隔离器U5转换后送至U1的RB0口，单片机U1判断SW1导通，RC0口输出低电平，对应输出电路的光电隔离器O1的输入引脚1、2和对应输出引脚8、7导通，接点导通。同时电流从电极A流向电极B，与之前电流从电极B流向电极A方向相反，大小相等。两个电流时间通过单片机程序设定成一致并且都控制在毫秒级，这种正负对称脉冲电流就在检测电接点通断的同时较好的完成了去极化过程，并且减少了电极检测时的通电时间，减少了电极材料的腐蚀。

在对电接点SW1检测完成后，程序将单片机U1的RA2、RA5口置0，U2、U3的使能端口E3为低电平，其输出端口Y0～Y7为均为1。光电隔离器V1、V2输出端均截止。接着单片机程序将RB1口置1、RB2、RB3口置0，经3-8译码器U2、U3后译码后选择输出端口为Y1口。重复上述过程，完成对电接点SW2的检测。同理接下来完成对电接点SW3～SW8的检测。

对于两路电接点检测之间的时间间隔，可以根据测量需要，在满足测量需要的情况下加大间隔时间，同样可以减少被液体浸没的电极的通电时间，减少电极的腐蚀。

循环重复上述过程，即可完成对8路电接点液位的信号检测。

Claims

1.一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，包括电源电路、脉冲电路、电接点测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路；其特征在于：单片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连，单片机电路发出控制指令给电接点测量通道选择电路，在一个检测周期内电接点测量通道选择电路依次选择待测液位电接点，每次选择一路，控制脉冲电路在电接点液位电极上施加对称的正负脉冲，施加脉冲时多通道电接点信号检测电路将检测电阻上的电压与预置比较参考电压进行比较，比较结果送至单片机，单片机接收后判断电极是否被液体浸没，并将结果送至输出电路，输出电路将单片机的输出转变为接点信号，送至显示控制电路进行显示和控制，一个检测周期内一路电接点检测完毕后，接着进行下一路电接点的检测，如此循环，全部通道液位电接点检测完毕后，接着进入下一个检测周期，即可完成对多路电接点液位的检测。