CN201741044U

CN201741044U - 一种超声波液位监控装置

Info

Publication number: CN201741044U
Application number: CN2010202700621U
Authority: CN
Inventors: 雷海东; 王丽娜; 胡国立
Original assignee: Jianghan University
Current assignee: Jianghan University
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2020-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种超声波液位监控装置，它包括超声波发射模块、信号接收模块、带显示器的微控制器，其中，信号接收模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，超声波发射模块的信号输入端连接微控制器的信号输出端。本实用新型通过超声波发射模块和信号接收模块以及液位判断模块感应液面具信号发射端的距离，并通过带显示器的微控制器对整个超声波液位监控装置进行控制，该装置可实现对液体的无接触监控，安全可靠，适用性广，测量液位的精度高。

Description

一种超声波液位监控装置

技术领域

本实用新型涉及液位监控技术领域，具体涉及一超声波液位监控装置。

技术背景

液位的监控几乎遍及生产与生活的各个领域，现在人们对液位监控技术的要求是监控精度要高，能适应各种特殊的自然环境，并且能提供持续的传感信号。目前比较常规的液位监控设备有激光液位监控设备和光纤液位监控设备。对于激光液位监控设备来说，它具有安全可靠性高，设备抗干扰能力强的优点，但是它的光学镜头容易受到污染，严重影响到了监控准确性；对于光纤液位监控设备来说，它具有不怕腐蚀抗电磁干扰，体积小等优点，但是它的设备机械机构比较复杂，故障几率较高，安装也比较复杂，增加了液位监控的工作成本。

发明内容

本实用新型的目是针对上述技术问题，提供一种安全可靠、适应性广、设备结构简单的超声波液位监控装置。

为实现此目的，本实用新型所设计的一种超声波液位监控装置，它包括超声波发射模块、信号接收模块、带显示器的微控制器，其中，所述信号接收模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，所述超声波发射模块的信号输入端连接微控制器的信号输出端。

它还包括液位判断模块，液位判断模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，所述信号接收模块的信号输出端连接液位判断模块的信号输入端。

所述超声波发射模块包括超声波发生器B和由控制芯片IC、电容C1～C2、电阻R1～R2、电位器W组成的方波发生器，其中，电源Ucc连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接入控制芯片IC的复位端和电源电压端，电阻R1的另一端还通过电容C2接地，控制芯片IC的门限端和输出端之间串联有电阻R2和电位器W的电阻，控制芯片IC的触发端连接电位器W的抽头，控制芯片IC的触发端还连接于电容C1的一端，电容C1的另一端通过超声波发生器B接入控制芯片IC的输出端，控制芯片IC的接地端连接电容C1的另一端。

所述信号接收模块包括晶体管BG1～BG4、电阻R1～R7、二极管D1～D2、电容C1～C2、电位器W1和超声波接收器C，其中，晶体管BG1的发射极和基极之间连接超声波接收器C，晶体管BG1的集电极和基极之间连接电阻R2，晶体管BG1的发射极接地，晶体管BG1的集电极还连接晶体管BG2的基极，电阻R3和电容C2并联后接入晶体管BG2的发射极和晶体管BG1的发射极之间，晶体管BG2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端通过电阻R1接入晶体管BG1的集电极，晶体管BG2的集电极还通过电容C1连接二极管D2的正极，二极管D2的正极还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，二极管D2的负极通过电阻R5连接晶体管BG3的基极，晶体管BG3的基极和发射极之间连接电阻R6，晶体管BG3的发射极接地，晶体管BG3的集电极和电阻R4的另一端之间连接电位器W1的电阻，电位器W1的抽头连接电阻R4的另一端，晶体管BG3的集电极连接晶体管BG4的基极，晶体管BG4的集电极和R4的另一端之间连接电阻R7，电源Ucc连接R4的另一端，晶体管BG4的发射极接入液位判断模块和微控制器并且接地。

所述液位判断模块包括运算放大器A1～A2、二极管D3～D5、电位器W2～W3、电阻R11～R13、继电器J、电容C11～C12、晶体管BG5，其中，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端均连接信号接收模块，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端之间串联电容C11和C12，C11和C12之间接地，运算放大器A1的正向输入端通过电位器W2和电阻R11连接电源Ucc，运算放大器A2的反向输入端通过电位器W3和电阻R12连接电源Ucc，运算放大器A1的输出端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极和电源Ucc之间连接电阻R13，运算放大器A2输出端连接二极管D4的负极，二极管D4的正极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的基极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的集电极通过二极管D5连接电源Ucc，晶体管BG5的集电极和电源Ucc之间还连接继电器J，继电器J接入微控制器，晶体管BG5的发射极接地。

本实用新型的优点在于：通过超声波发射模块和信号接收模块以及液位判断模块感应液面距信号发射端的距离，并通过带显示器的微控制器对整个超声波液位监控装置进行控制，该装置可实现对液体的无接触监控，安全可靠，适用性广，测量液位的精度高。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型中超声波发射模块的电路图；

图3为本实用新型中信号接收模块的电路图；

图4为本实用新型中液位判断模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示的一种超声波液位监控装置，它包括超声波发射模块、信号接收模块、带显示器的微控制器、液位判断模块，其中，所述信号接收模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，液位判断模块的信号输出端也连接微控制器的信号输入端，所述超声波发射模块的信号输入端连接微控制器的信号输出端，所述信号接收模块的信号输出端还连接液位判断模块的信号输入端。超声波发射模块接收微控制器的使能信号产生40KHZ超声波向待监控的液面发送，信号接收模块接收从液面反射回来的超声波信号，并通过放大后分别送至微控制器及液位判断模块，微控制器用以显示此时的液面状况，液位判断模块用以判断液位是否安全。

上述技术方案中，超声波发射模块包括超声波发生器B和由控制芯片IC、电容C1～C2、电阻R1～R2、电位器W组成的40KHZ方波发生器驱动超声波发生器B向液面发射出40KHZ超声波，其中，电源Ucc连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接入控制芯片IC的复位端和电源电压端，电阻R1的另一端还通过电容C2接地，控制芯片IC的门限端和输出端之间串联有电阻R2和电位器W的电阻，控制芯片IC的触发端连接电位器W的抽头，控制芯片IC的触发端还连接于电容C1的一端，电容C1的另一端通过超声波发生器B接入控制芯片IC的输出端，控制芯片IC的接地端连接电容C1的另一端，上述控制芯片IC最好选用NE555型控制芯片IC。

上述技术方案中，信号接收模块包括晶体管BG1～BG4、电阻R1～R7、二极管D1～D2、电容C1～C2、电位器W1和超声波接收器C，其中，晶体管BG1的发射极和基极之间连接超声波接收器C，晶体管BG1的集电极和基极之间连接电阻R2，晶体管BG1的发射极接地，晶体管BG1的集电极还连接晶体管BG2的基极，电阻R3和电容C2并联后接入晶体管BG2的发射极和晶体管BG1的发射极之间，晶体管BG2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端通过电阻R1接入晶体管BG1的集电极，晶体管BG2的集电极还通过电容C1连接二极管D2的正极，二极管D2的正极还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，二极管D2的负极通过电阻R5连接晶体管BG3的基极，晶体管BG3的基极和发射极之间连接电阻R6，晶体管BG3的发射极接地，晶体管BG3的集电极和电阻R4的另一端之间连接电位器W1的电阻，电位器W1的抽头连接电阻R4的另一端，晶体管BG3的集电极连接晶体管BG4的基极，晶体管BG4的集电极和R4的另一端之间连接电阻R7，电源Ucc连接R4的另一端，晶体管BG4的发射极接入液位判断模块和微控制器并且接地。

该信号接收模块的工作原理为：超声波发送的40KHz的超声波向液面发射，液面反射回来的信号由接收模块接收，再由晶体管晶体管BG1、晶体管BG2组成两级电压放大，经二极管D1～D2整流成直流电压，由电阻电阻R5和电阻R6分压，当电阻R6分压超过晶体管BG3发射极导通电压时，晶体管BG3的集电极有电流通过。由于超声波在空气中有一定的衰减，根据液面反射回来的信号就与液位位置有关，液位越低，则信号就越小，液面位越高，则信号越强。所以晶体管BG3集电极电流大小与超声波发射模块发射的超声波信号距离液面的高低有关，液面位越高，电流就越大，反之越小，适当调整电位器W1可满足液位测量要求。经晶体管BG3输出的测量信号经过晶体管BG4的射极跟随器分别送到液位判断模块及微控制器。

上述技术方案中，液位判断模块包括运算放大器A1～A2、二极管D3～D5、电位器W2～W3、电阻R11～R13、继电器J、电容C11～C12、晶体管BG5，其中，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端均连接信号接收模块，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端之间串联电容C11和C12，C11和C12之间接地，运算放大器A1的正向输入端通过电位器W2和电阻R11连接电源Ucc，运算放大器A2的反向输入端通过电位器W3和电阻R12连接电源Ucc，运算放大器A1的输出端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极和电源Ucc之间连接电阻R13，运算放大器A2输出端连接二极管D4的负极，二极管D4的正极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的基极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的集电极通过二极管D5连接电源Ucc，晶体管BG5的集电极和电源Ucc之间还连接继电器J，继电器J接入微控制器，晶体管BG5的发射极接地。

该液位判断模块的工作原理为：当液位低于最低设置值(可调电位器W3)或高于最高设置值(可调电位器W2)时，在晶体管BG5的基极得到一个低电平，晶体管BG5不导通，若液位介于安全值即最低与最高设置值之间，则晶体管BG5基极得到一个高电平，晶体管BG5导通，继电器J吸合。将继电器的状态信号传递到微处理器，实现液位监测。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种超声波液位监控装置，其特征在于：它包括超声波发射模块、信号接收模块、带显示器的微控制器，其中，所述信号接收模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，所述超声波发射模块的信号输入端连接微控制器的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的超声波液位监控装置，其特征在于：它还包括液位判断模块，液位判断模块的信号输出端连接微控制器的信号输入端，所述信号接收模块的信号输出端连接液位判断模块的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的超声波液位监控装置，其特征在于：所述超声波发射模块包括超声波发生器B和由控制芯片IC、电容C1～C2、电阻R1～R2、电位器W组成的方波发生器，其中，电源Ucc连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接入控制芯片IC的复位端和电源电压端，电阻R1的另一端还通过电容C2接地，控制芯片IC的门限端和输出端之间串联有电阻R2和电位器W的电阻，控制芯片IC的触发端连接电位器W的抽头，控制芯片IC的触发端还连接于电容C1的一端，电容C1的另一端通过超声波发生器B接入控制芯片IC的输出端，控制芯片IC的接地端连接电容C1的另一端。

4.根据权利要求2所述的超声波液位监控装置，其特征在于：所述信号接收模块包括晶体管BG1～BG4、电阻R1～R7、二极管D1～D2、电容C1～C2、电位器W1和超声波接收器C，其中，晶体管BG1的发射极和基极之间连接超声波接收器C，晶体管BG1的集电极和基极之间连接电阻R2，晶体管BG1的发射极接地，晶体管BG1的集电极还连接晶体管BG2的基极，电阻R3和电容C2并联后接入晶体管BG2的发射极和晶体管BG1的发射极之间，晶体管BG2的集电极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端通过电阻R1接入晶体管BG1的集电极，晶体管BG2的集电极还通过电容C1连接二极管D2的正极，二极管D2的正极还连接二极管D1的负极，二极管D1的正极接地，二极管D2的负极通过电阻R5连接晶体管BG3的基极，晶体管BG3的基极和发射极之间连接电阻R6，晶体管BG3的发射极接地，晶体管BG3的集电极和电阻R4的另一端之间连接电位器W1的电阻，电位器W1的抽头连接电阻R4的另一端，晶体管BG3的集电极连接晶体管BG4的基极，晶体管BG4的集电极和R4的另一端之间连接电阻R7，电源Ucc连接R4的另一端，晶体管BG4的发射极接入液位判断模块和微控制器并且接地。

5.根据权利要求2所述的超声波液位监控装置，其特征在于：所述液位判断模块包括运算放大器A1～A2、二极管D3～D5、电位器W2～W3、电阻R11～R13、继电器J、电容C11～C12、晶体管BG5，其中，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端均连接信号接收模块，运算放大器A1的反向输入端和运算放大器A2的正向输入端之间串联电容C11和C12，C11和C12之间接地，运算放大器A1的正向输入端通过电位器W2和电阻R11连接电源Ucc，运算放大器A2的反向输入端通过电位器W3和电阻R12连接电源Ucc，运算放大器A1的输出端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极和电源Ucc之间连接电阻R13，运算放大器A2输出端连接二极管D4的负极，二极管D4的正极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的基极连接二极管D3的正极，晶体管BG5的集电极通过二极管D5连接电源Ucc，晶体管BG5的集电极和电源Ucc之间还连接继电器J，继电器J接入微控制器，晶体管BG5的发射极接地。