CN208653586U - 一种数字电容式物位仪 - Google Patents

Abstract

一种数字电容式物位仪，包括主控制器U1、存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4、LCD驱动电路U5、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7。所述的主控制器U1完成信号的接收处理与检测；存储电路U2完成设置参数的存储；U3采用电流输出变送器XTR116，与电压转换电路U4配合连接，为整个电路提供+5V或+3V电源；电压转换电路U4将+5V电压源转换为+3V电压源。LCD驱动电路U5控制LCD的显示单元；脉冲信号发生电路U6采用定时器IPA7555产生固定的脉冲信号；脉宽调制电路U7采用定时器IPA7555将电容CX的值转换为脉宽调制信号。本实用新型通过两个IPA7555定时器产生与物位高度成正比的脉宽调制信号，提高测量的可靠性和准确性。而且LCD可以显示参数，并通过按键对参数进行设置。

Description

一种数字电容式物位仪

技术领域

本实用新型涉及物位仪，具体涉及一种数字电容式物位仪。

背景技术

物位(包括料位、液位、界面)检测技术在现代工业过程控制中占有重要地位。通过对物位的测量,获得物位的连续变量或开关量信号,从而实现对物料的处理以及加工过程的优化控制,并且为物料的储藏管理提供有利的信息。

市场上大多物位仪是模拟式的，模拟式仪表的测量速度较慢，精度较低，读数重复性较差，但其由于简单可靠、价格低廉、维护方便等特点，且能反映被测参数变化的趋势，满足一定的测量精度要求，因此在工业生产中也有着大量的应用。但是，模拟式物位仪标定非常麻烦，出厂时需零点细调、零点粗调、线性等多个精密可调电位器，提高了生产成本和仪表标定操作的技术要求。因此数字式仪表相较模拟式仪表有着成本低，处理速度快、测量精度高、可靠性强、标定简单的优点。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种数字电容式物位仪，通过两个7555IPA定时器产生与物位高度成正比的脉宽调制信号，提高测量的可靠性和准确性；而且LCD可以显示参数，并通过按键对参数进行设置。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种数字电容式物位仪，包括主控制器U1、存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4、LCD驱动电路U5、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7；所述的存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4和LCD驱动电路U5分别各自与主控制器U1连接；所述的信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，所述的脉宽调制电路U7的DIS支脚和THR支脚与可变电容CX连接，所述的可变电容CX为测试端；脉宽调制电路U7将电容CX的值转换为脉宽调制信号通过π型网络滤波电路与主控制器U1连接，π型网络滤波电路连接有差分电路；所述的电流变送电路U3与电压转换电路U4、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，为其提供5V直流电压。

进一步的，所述π型网络滤波电路由两个电容C24、C25并联在电感L3上形成。

进一步的，所述的差分电路由两个电阻R25、R26并联在电容C26上形成，连接在π型网络滤波电路与主控制器U1之间。

进一步的，所述的电流变送电路U3采用变送器XTR116，与电压转换电路U4连接；电流变送电路U3的输出电流限制在4～20mA，辅助电压转换电路U4将+5V直流电压转换为+3V电压。

进一步的，所述的主控制器U1还连接有仿真电路和按键K2与按键KS。

进一步的，所述的LCD驱动电路U5采用的是LCD驱动芯片HT1621，对应连接有LCD的显示单元。

进一步的，所述的存储电路U2采用的是EEPROM存储器93C66芯片。

进一步的，所述的电压转换电路U4的输出端与主控制器U1、存储电路U2、LCD驱动电路U5、仿真电路、按键K2和按键KS连接，为其提供+3V电压。

进一步的，所述的脉冲信号发生电路U6采用定时器7555IPA，产生固定的脉冲信号，所述的脉宽调制电路U7采用定时器7555IPA，完成信号的接收处理与检测。

进一步的，所述的主控制器U1采用MSP430F4250；所述的电压转换电路U4采用电压调整器XC6206。

有益效果

本实用新型提出的一种数字电容式物位仪，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）通过两个定时器，产生固定的脉冲信号和脉宽调制信号；再通过与π型网络滤波电路将脉宽调制信号形成一个与物位深度成正比的电压值，电压值通过差分电路后输入至主控制器U1；π型网络滤波电路和差分电路的配合使用，能更加提高测量的可靠性和准确性。

（2）电流变送电路U3采用变送器XTR116，XTR116是精密电流输出变送器，可在整个标准电流环内发送4～20mA模拟信号，提供精确的电流定标和输出电流限制功能。XTR116内部电压校准器可用于外部电路供电，可为传感器提供偏置或激励；其电流返回端(IRET脚)可检测外部电路电流，可以精确控制输出电流的精度。

（3）LCD驱动电路对应连接有LCD的显示单元，LCD可以显示设置参数。所述的控制器还连接有按键，可以通过按键在对参数进行设置。

（4）数据存储模块采用EEPROM存储器，EEPROM存储器是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，通过与主控制器的接口进行通信，实现数据存储。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路示意图。

图2是本实用新型的主控制器U1的电路示意图。

图3是本实用新型的存储电路U2的电路示意图。

图4是本实用新型的电流变送电路U3的电路示意图。

图5是本实用新型的电压转换电路U4的电路示意图。

图6是本实用新型的LCD驱动电路U5的电路示意图。

图7是本实用新型的脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种数字电容式物位仪，包括主控制器U1、存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4、LCD驱动电路U5、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7；所述的存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4和LCD驱动电路U5分别各自与主控制器U1连接；所述的LCD驱动电路U5采用的是LCD驱动芯片HT1621，对应连接有LCD的显示单元。所述的主控制器U1还连接有仿真电路和按键K2与按键KS。所述的信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，所述的脉宽调制电路U7的DIS支脚和THR支脚与可变电容CX连接，所述的可变电容CX为测试端；脉宽调制电路U7将电容CX的值转换为脉宽调制信号通过π型网络滤波电路与主控制器U1连接，所述π型网络滤波电路由两个电容C24、C25并联在电感L3上形成；π型网络滤波电路连接有差分电路，所述的差分电路由两个电阻R25、R26并联在电容C26上形成，连接在π型网络滤波电路与主控制器U1之间。所述的电流变送电路U3采用变送器XTR116，所述的电流变送电路U3与电压转换电路U4、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，为其提供5V直流电压。电流变送电路U3的输出电流限制在4～20mA，辅助电压转换电路U4将+5V直流电压转换为+3V电压。所述的电压转换电路U4的输出端与主控制器U1、存储电路U2、LCD驱动电路U5、仿真电路、按键K2和按键KS连接，为其提供+3V电压。所述的脉冲信号发生电路U6采用定时器7555IPA，产生固定的脉冲信号，所述的脉宽调制电路U7采用定时器7555IPA，完成信号的接收处理与检测。所述的主控制器U1采用MSP430F4250；所述的存储电路U2采用的是EEPROM存储器93C66芯片；所述的电压转换电路U4采用电压调整器XC6206。

具体电路连接如下：

电路U1部分：

芯片MSP430F4250的第1引脚接仿真电路JTAG2的第1引脚；第2引脚接仿真电路JTAG2的第3引脚；第3引脚接仿真电路JTAG2的第5引脚；第4引脚接仿真电路JTAG2的第7引脚；第5引脚接仿真电路JTAG2的第11引脚；第6引脚接电压转换电路U4的正3V电压源；第7引脚接地；第8引脚接晶振Y1的一端；第9引脚接晶振Y1的另一端；第10引脚接地；第11引脚接电压转换电路U4正3V电压源；第12引脚接电容C16的一端，电容的另一端接地；第13引脚接脉宽调制电路U7中电容C26的一端；第14引脚接电容C26的另一端；第15引脚悬空；第16引脚接地；第17引脚悬空；第18引脚接存储电路U2的存储芯片93C66的第1引脚；第19引脚接存储芯片93C66的第2引脚；第20引脚接存储芯片93C66的第3引脚；第21引脚接存储芯片93C66的第4引脚；第22引脚接双刀单掷开关K2的第4引脚，双刀单掷开关K2的第1引脚和第3引脚接地，双刀单掷开关K2的第2引脚和第4引脚接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接正3V电压源；第23引脚接双刀单掷开关KS的第4引脚，双刀单掷开关KS的第1引脚和第3引脚接地，双刀单掷开关KS的第2引脚和第4引脚接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接正3V电压源；第24引脚接电流变送电路U3中电阻R4的一端；第25引脚和第26引脚悬空；第27引脚至第45引脚悬空；第46引脚接LCD驱动电路U5的驱动芯片HT1621的第12引脚；第47引脚接HT1621的第11引脚；第48引脚接HT1621的第9引脚。

仿真电路JTAG2部分：

JTAG2的第1引脚接主控制器U1的MSP430F4250的第1引脚；第2引脚接电压转换电路U4的正3V电压源；第3引脚接MSP430F4250的第2引脚；第4引脚悬空；第5引脚接MSP430F4250的第3引脚；第6引脚悬空；第7引脚接MSP430F4250的第4引脚；第8引脚悬空；第9引脚接地；第10引脚悬空；第11引脚接MSP430F4250的第5引脚；第12引脚至第14引脚悬空。

电路U2部分：

芯片93C66的第1引脚连接主控制器U1的MSP430F4250的第18引脚；第2引脚连接MSP430F4250的第19引脚；第3引脚连接MSP430F4250的第20引脚；第4引脚连接MSP430F4250的第21引脚；第5引脚和第6引脚接地；第7引脚悬空；第8引脚连接电压转换电路U4正3V电压源。

电路U3部分：

芯片XTR116的第1引脚连接电阻R2的一端，另一端接电阻R3，电阻R3的另一端接地；第2引脚连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接主控制器U1的MSP430F4250的第24引脚；第3引脚接地；第4引脚接整流二极管D4的正极、二极管D2的正极、二极管D3的正极和电容C1的一端，整流二极管D4的负极接地，二极管D2的负极接电感L2的一端，电感L2的另一端接端子J1的第2引脚；第5引脚接三极管Q1的发射极；第6引脚接三极管Q1的基极；第7引脚接三极管Q1的集电极，集电极接二极管D3的负极、电容C1的另一端和电阻R1的一端，电阻R1的另一端接二极管D1的负极，二极管D1的正极接电感L1的一端，电感L1的另一端接端子J1的第1引脚；第8引脚接电解电容C2的正极、电容C15的一端和正5V电压源，电解电容C2的负极和电容C15的另一端接地。

电路U4部分：

芯片XC6206的第1引脚接地；第2引脚接电解电容C3的正极、电容C4的一端和正3V电压源，电容C4的另一端和电解电容C3的负极接地；第3引脚接正5V电压源。

电路U5部分：

芯片HT1621的第1引脚连接LCD显示单元的GD46532的第8引脚；第2引脚连接GD46532的第7引脚；第3引脚连接GD46532的第6引脚；第4引脚连接GD46532的第5引脚；第5引脚连接GD46532的第4引脚；第6引脚连接GD46532的第3引脚；第7引脚连接GD46532的第2引脚；第8引脚连接GD46532的第1引脚；第9引脚连接主控制器U1的MSP430F4250的第48引脚；第10引脚悬空；第11引脚连接MSP430F4250的第47引脚；第12引脚连接MSP430F4250的第46引脚；第13引脚接地；第14引脚至第15引脚悬空；第16引脚接电阻R41的一端；第17引脚连接电阻R41的另一端、电压转换电路U4的正3V电压源和电容C41的一端，电容C41的另一端接地；第18引脚至第20引脚悬空；第21引脚连接GD46532的第21引脚；第22引脚连接GD46532的第20引脚；第23引脚连接GD46532的第19引脚；第24引脚连接GD46532的第18引脚；第25引脚至第39引脚悬空；第40引脚连接GD46532的第17引脚；第41引脚连接GD46532的第16引脚；第42引脚连接GD46532的第15引脚；第43引脚连接GD46532的第14引脚；第44引脚连接GD46532的第13引脚；第45引脚连接GD46532的第12引脚；第46引脚连接GD46532的第11引脚；第47引脚连接GD46532的第10引脚；第48引脚连接GD46532的第9引脚。

电路U6部分：

定时器7555IPA的第1引脚接地；第2引脚连接电容C21的一端、电阻R21的一端和7555IPA的第6引脚，电容C21的另一端接地；第3引脚连接电容C22的一端；第4引脚连接电流变送电路U5的正5V电压源和7555IPA第8引脚；第5引脚连接电容C20的一端，另一端接地；第6引脚连接电容C21的一端、电阻R21的一端和7555IPA的第2引脚，电容C21的另一端接地；第7引脚连接电阻R21的另一端和电阻R20的一端，电阻R20的另一端接正5V电压源；第8引脚连接7555IPA的第4引脚和正5V电压源。

电路U7部分：

定时器7555IPA的第1引脚接地；第2引脚连接电容C22的另一端和电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接正5V电压源；第3引脚连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端接电感L3的一端和电容C24的一端，电容C24的另一端接地，电感L3的另一端接电容C25的一端和电阻R25的一端，电容C25的另一端接地，电阻R25的另一端接电容C26的一端和主控制器U1的MSP430F4250的第13引脚，电容C26的另一端接电阻R26的一端和和主控制器U1的MSP430F4250的第14引脚，电阻R26的另一端接电阻R27的一端和电阻R28的一端，电阻R27的另一端接电压转换电路U4的正3V的电压源，电阻R28的另一端接地；第4引脚连接电流变送电路U3的正5V电压源和7555IPA第8引脚；第5引脚连接电容C23的一端，另一端接地；第6引脚连接端子CX的第1引脚、7555IPA的第7引脚和电阻R23的一端，电阻R23的另一端接正5V电压源；端子CX的第2引脚接电容CX的一端，电容CX的另一端接外壳；第7引脚连接7555IPA的第6引脚、电阻R23的一端和端子CX的第1引脚，电阻R23的另一端接正5V电压源。

Claims (10)

1.一种数字电容式物位仪，其特征在于：包括主控制器U1、存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4、LCD驱动电路U5、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7；所述的存储电路U2、电流变送电路U3、电压转换电路U4和LCD驱动电路U5分别各自与主控制器U1连接；所述的信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，所述的脉宽调制电路U7的DIS支脚和THR支脚与可变电容CX连接，所述的可变电容CX为测试端；脉宽调制电路U7将电容CX的值转换为脉宽调制信号通过π型网络滤波电路与主控制器U1连接，π型网络滤波电路连接有差分电路；所述的电流变送电路U3与电压转换电路U4、脉冲信号发生电路U6和脉宽调制电路U7连接，为其提供5V直流电压。

2.根据权利要求1所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述π型网络滤波电路由两个电容C24、C25并联在电感L3上形成。

3.根据权利要求1所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的差分电路由两个电阻R25、R26并联在电容C26上形成，连接在π型网络滤波电路与主控制器U1之间。

4.根据权利要求1所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的电流变送电路U3采用变送器XTR116，与电压转换电路U4连接；电流变送电路U3的输出电流限制在4～20mA，辅助电压转换电路U4将+5V直流电压转换为+3V电压。

5.根据权利要求4所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的主控制器U1还连接有仿真电路和按键K2与按键KS。

6.根据权利要求5所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的LCD驱动电路U5采用的是LCD驱动芯片HT1621，对应连接有LCD的显示单元。

7.根据权利要求6所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的存储电路U2采用的是EEPROM存储器93C66芯片。

8.根据权利要求7所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的电压转换电路U4的输出端与主控制器U1、存储电路U2、LCD驱动电路U5、仿真电路、按键K2和按键KS连接，为其提供+3V电压。

9.根据权利要求1所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的脉冲信号发生电路U6采用定时器7555IPA，产生固定的脉冲信号，所述的脉宽调制电路U7采用定时器7555IPA，完成信号的接收处理与检测。

10.根据权利要求1所述的一种数字电容式物位仪，其特征在于：所述的主控制器U1采用MSP430F4250；所述的电压转换电路U4采用电压调整器XC6206。