專利名稱：智能超聲波液位變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量?jī)x表，特別是一種智能的超聲波測(cè)量液位的變送器。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重，其中一個(gè)重要原因是監(jiān)督力度的不足和監(jiān)控手段的落后，由于利益驅(qū)使，某些企業(yè)隨意偷排污水和非達(dá)標(biāo)排污現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法靠人工進(jìn)行采樣分析及統(tǒng)計(jì)，該方法工作量大、效率低，不能及時(shí)檢測(cè)企業(yè)排污流量和污染治理設(shè)施運(yùn)行狀況，難以達(dá)到預(yù)期的監(jiān)督效果。提供一個(gè)有效、實(shí)用和先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)和解決方法，對(duì)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)力度顯得極為迫切。
目前，使用較普遍的非接觸式傳感器為超聲波液位計(jì)，其工作原理是傳感器發(fā)出的超聲波信號(hào)在氣液交界面產(chǎn)生反射回波，并以與發(fā)射波相反的傳播路徑反射到傳感器，準(zhǔn)確測(cè)量從發(fā)射信號(hào)到接收信號(hào)之間的時(shí)間間隔，就可以計(jì)算液面高度?，F(xiàn)在用于測(cè)量明渠流量的超聲波液位計(jì)種類較多，國外的產(chǎn)品雖然質(zhì)量可靠穩(wěn)定，但價(jià)格昂貴，用戶難以接受；而國內(nèi)的產(chǎn)品價(jià)格仍然偏高，并且抗干擾能力較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)量精度高、價(jià)格低的使用方便的智能超聲波液位變送器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是智能超聲波液位變送器，其特征在于微處理器MPU產(chǎn)生間歇的方波信號(hào)，方波信號(hào)經(jīng)功率放大器后輸出到超聲波發(fā)射探頭，產(chǎn)生發(fā)射波，發(fā)射波傳播至被測(cè)液面經(jīng)反射形成回波，回波傳播到超聲波接收探頭，經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)經(jīng)接收電路的功率放大器放大后輸入到超聲波收發(fā)控制邏輯電路，超聲波收發(fā)控制邏輯電路產(chǎn)生微處理器MPU中斷信號(hào)，微處理器MPU停止計(jì)時(shí)，并在中斷服務(wù)程序中讀出計(jì)時(shí)值，完成一次測(cè)量，微處理器MPU測(cè)得自起動(dòng)發(fā)射波至收到回波信號(hào)的時(shí)間，其數(shù)據(jù)通過接發(fā)控制器、通信接口與外界進(jìn)行信息傳輸。
回波傳播到超聲波接收探頭后，經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)經(jīng)接收電路的功率放大器、低通濾波器、整形和限幅電路后輸入到超聲波收發(fā)控制邏輯電路。
微處理器MPU連接有溫度檢測(cè)單元，溫度檢測(cè)單元檢測(cè)環(huán)境溫度，微處理器MPU根據(jù)從溫度檢測(cè)單元讀出的溫度值，對(duì)測(cè)量的液位值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
由于液體容器內(nèi)壁或邊沿對(duì)超聲波的反射，造成對(duì)變送器所接收的正常超聲波反射信號(hào)的干擾，造成變送器的測(cè)量誤差，為了減少誤差，超聲波接收探頭套有PVC管，并且該P(yáng)VC管向液面方向延伸，從而屏蔽了容器內(nèi)壁所反射的超聲波干擾信號(hào)，變送器的液位測(cè)量精度提高。
本實(shí)用新型的有益效果是本超聲波智能變送器用超聲波這種非接觸方式測(cè)量液體的液位高度，準(zhǔn)確測(cè)量從發(fā)射信號(hào)到接收信號(hào)之間的時(shí)間間隔，就可以計(jì)算液面高度，本變送器工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、帶測(cè)量值溫度補(bǔ)償，測(cè)量精度高、價(jià)格低。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的程序流程圖；圖4是本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的智能超聲波液位變送器包括微處理器MPU、超聲波輸出電路的40KHz方波功率放大器、超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭、超聲波接收電路的40KHz方波功率放大器、低通濾波器、整形和限幅電路、超聲波收發(fā)控制邏輯電路、環(huán)境溫度檢測(cè)單元和RS485接發(fā)控制器和RS485通信接口。
本實(shí)用新型的變送器的工作原理是由微處理器MPU產(chǎn)生間歇的40KHz方波信號(hào)，方波信號(hào)經(jīng)功率放大器后輸出到超聲波發(fā)射探頭，從而產(chǎn)生同頻率的發(fā)射波，發(fā)射波傳播至被測(cè)液面經(jīng)反射形成回波，回波傳播到超聲波接收探頭，經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)經(jīng)接收電路的功率放大器、低通濾波器、整形和限幅電路后輸入到超聲波收發(fā)控制邏輯電路，超聲波收發(fā)控制邏輯電路產(chǎn)生微處理器MPU中斷信號(hào)，微處理器MPU停止計(jì)時(shí)，并在中斷服務(wù)程序中讀出計(jì)時(shí)值，完成一次測(cè)量，微處理器MPU測(cè)得自起動(dòng)發(fā)射波至收到回波信號(hào)的時(shí)間，通過聲速計(jì)算出液位到超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭的距離，進(jìn)而算出液位的高度，其數(shù)據(jù)通過通信接口與外界進(jìn)行信息傳輸。
為了提高該變送器的測(cè)量精度，微處理器MPU連接有溫度檢測(cè)單元，溫度檢測(cè)單元檢測(cè)環(huán)境溫度，微處理器MPU根據(jù)從溫度檢測(cè)單元讀出的溫度值，對(duì)測(cè)量的液位值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
本實(shí)用新型的變送器采用數(shù)字輸出方式，變送器的數(shù)字輸出由完整的通信協(xié)議保證，由微處理器MPU通過RS485接口與外部智能設(shè)備通信，交換信息。
結(jié)合圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型的具體電路及其工作過程如下+9V電源E0與二極管D4的正極相連，二極管D4的負(fù)極與電容C19和瞬間電壓抑制器ZD1的一端相連，并接至集成塊IC8的1腳，電容C19和瞬間電壓抑制器ZD1的另外一端接地，集成塊IC8的3腳與微處理器MPU的20腳、電容C17、C18相連，集成塊IC8的輸出電源E2為數(shù)字電路供電，電容C17、C18的另外一端及集成塊IC8的2腳接地；集成塊IC2的1腳與+9V電源相連，集成塊IC2的3腳分別與電容C8、C9一端相連，產(chǎn)生電源E1為模擬電路供電，電容C8、C9的另一端及集成塊IC2的3腳接地。由于模擬電路和數(shù)字電路的電源分開，可減少數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾。
微處理器MPU的輔助電路有晶振電路和復(fù)位控制器及看門狗定時(shí)器，晶振電路由晶體X1、電容C15、C16組成，諧振器X1的一端與微處理器MPU的4腳及電容C15的一端相連，諧振器X1的另一端分別與微處理器MPU的5腳及電容C16的一端相連，電容C15、C16及微處理器MPU的10腳接地，它們?yōu)槲⑻幚砥鱉PU提供工作時(shí)鐘。復(fù)位控制器及看門狗定時(shí)器由型號(hào)為CSI1161的集成塊IC7及電阻R27、R28、R29、R30組成，+5V電源E2與集成塊IC7的8腳及電阻R28、R29、R30的一端相連，電阻R28的另一端分別與集成塊IC7的6腳、微處理器MPU的17腳相連，電阻R29的另一端分別與集成塊IC7的5腳、微處理器MPU的18腳相連，電阻R30的另一端分別與集成塊IC7的2腳、微處理器MPU的1腳相連，集成塊IC7的7腳與電阻R27的一端相連，電阻R27的另一端及集成塊IC7的5腳接地。電阻R28、R29、R30分別為IC7的6、5、2腳提供上拉，其中5、6腳為I2C總線接口分別與微處理器MPU的18、17腳相接，并通過它們與微處理器MPU通信，集成塊IC7的2、7腳是復(fù)位控制器的兩個(gè)輸出端，其中2腳為低電平復(fù)位輸出，接入微處理器MPU的復(fù)位端1腳，7腳不用，為使集成塊IC7正常工作，R7為其下拉電阻。
超聲波收發(fā)控制邏輯電路是由集成塊IC4組成，集成塊IC4的8、5、3、2腳分別與微處理器MPU的6、15、7、14 腳相連，7腳接地，14腳接電源E1。其工作原理與過程如下每個(gè)測(cè)量周期開始，微處理器MPU通過15腳發(fā)出一正脈沖信號(hào)到集成塊IC4的5腳，微處理器MPU并將14腳置為低電平，復(fù)位收發(fā)控制邏輯電路，使之工作于發(fā)射控制狀態(tài)，起動(dòng)測(cè)量周期，同時(shí)啟動(dòng)微處理器MPU的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0計(jì)時(shí)并開始產(chǎn)生方波輸出，T0工作于GATE門方式。列方波輸出后，微處理器MPU停止方波輸出，延時(shí)約2mS盲區(qū)時(shí)間，微處理器MPU將14腳置為高電平，即超聲波收發(fā)控制邏輯電路進(jìn)入信號(hào)接收狀態(tài)，等待超聲波回波到來。當(dāng)回波信號(hào)通過接收電路的信號(hào)放大、低通濾波、整形和限幅電路輸入至微處理器MPU的6腳和7腳時(shí)，觸發(fā)6腳INT0，停止T0計(jì)時(shí)，觸發(fā)INT1中斷，微處理器MPU在中斷服務(wù)程序中讀取T0寄存器的值，從而得到與液位高度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，完成一次測(cè)量。
超聲波輸出電路的方波功率放大器的電路是微處理器MPU的12腳與電阻R20及電容C14的一端相連，電阻R20的另一端接電源E1，電容C14的另一端與電阻R19相連，電阻R19的另一端與電阻R18的一端及三極管TR3的基極相連，電阻R18的另一端及三極管TR3的發(fā)射極接電源E1，三極管TR3的集電極與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端與三極管TR2的基極相連，三極管TR2的集電極與變壓器T1的初級(jí)線圈N1的一端相連，初級(jí)線圈N1的另一端及電阻R6的一端、電容C4的一端相連，電阻R6的另一端接電源E0，電容C4的另一端及三極管TR2的發(fā)射極接地，變壓器T1的次級(jí)線圈N2的一端與電阻R1的一端及超聲波發(fā)射探頭S1的一端相連，次級(jí)線圈N2、電阻R1、超聲波發(fā)射探頭S1的另一端接地。
超聲波接收電路是超聲波接收探頭S2的一端與電阻R2的一端相連，超聲波接收探頭S2的另一端接地，電阻R2的另一端與電容C1的一端相連，電容C1的另一端分別與二極管D1的負(fù)極、三極管TR1的基極及電阻R4的一端相連，三極管TR1的發(fā)射極與電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端及二極管D1的正極接地，電阻R4的另一端分別與三極管TR1的集電極及電阻R3、電容C3的一端相連，電阻R3的另一端分別與電阻R12、電容C2的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻R12的另一端及運(yùn)算放大器IC1A接電源E1，電容C3的另一端接電阻R7，電阻R7的另一端分別接電阻R10及電容C5、C6的一端，電容C5的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1A的1腳及電阻R13及電容C7的一端，電阻R13的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1A的2腳及電容C6的另一端，電阻R8的一端接E1，電阻R8的另一端分別接電阻R9、運(yùn)算放大器IC1A的3腳及運(yùn)算放大器IC1B的5腳，電阻R9、電阻R10的另一端及運(yùn)算放大器IC1A的4腳接地，電容C7的另一端接電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別接電阻R15及電容C10、C11的一端，電容C10的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1B的7腳及電阻R16及電容C12的一端，電阻R16的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1B的6腳及電容C11的另一端，電容C12的另一端分別接二極管D2的正極及二極管D3的負(fù)極，二極管D3的正極分別接電阻R17、電容C13及三極管TR4的基極，電容C13、電阻R15的另一端接地，三極管TR4的發(fā)射極分別接電阻R21、R23的一端，電阻R21、R17及二極管D2的負(fù)極接電源，三極管TR4的集電極分別接電阻R22的一端及集成塊IC4的1腳，電阻R22、R23的另一端接地。
變送器的超聲波信號(hào)是通過對(duì)其型號(hào)為89C2051的微處理器MPU編程面產(chǎn)生的，微處理器MPU通過它的12腳輸出約40KHz的方波至功率放大器，功率放大器是這樣工作的方波信號(hào)通過耦合電容C14輸出到電阻R19，信號(hào)通過電阻R19到三極管TR3的基極，三極管TR3工作在開關(guān)狀態(tài)，起驅(qū)動(dòng)作用，電阻R18、R19分別起偏置和限流作用，電阻R20為微處理器MPU的12腳的上拉電阻。從三極管TR3集電極輸出的方波信號(hào)通過電阻R11驅(qū)動(dòng)三極管TR2工作，三極管TR2也工作在開關(guān)狀態(tài)，通過變壓器T1對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行功率放大，N1為變壓器T1的初級(jí)線圈，電阻R6、R11為限流電阻，電容C4起濾波作用。在變壓器T1的次級(jí)線圈N2得到的具有功率驅(qū)動(dòng)能力的方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭S1，產(chǎn)生發(fā)射超聲波，電阻R1起功率匹配作用。
變送器的超聲波接收電路的信號(hào)放大、低通濾波、整形和限幅電路是這樣工作的超聲波接收探頭S2將超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)限流電阻R2與耦合電容C1輸入至三極管TR1的基極，經(jīng)初級(jí)放大后從三極管TR1的集電極輸出。電阻R3、R4、R5為偏置電阻，二極管D1起保護(hù)作用，電阻R12和電容C2起去耦作用。經(jīng)初級(jí)放大的信號(hào)經(jīng)耦合電容C3及電阻R7輸入到由運(yùn)算放大器IC1A、IC1B構(gòu)成的兩級(jí)信號(hào)放大器輸入端，第一級(jí)放大器的電容C6為耦合電容，R13為反饋電阻，放大器的放大倍數(shù)由電阻R13和電阻R10決定。電阻R8、R9組成分壓電路，其分壓輸入至兩級(jí)放大器的同相輸入端。第一級(jí)放大器輸出信號(hào)經(jīng)耦合電容C7及限流電阻R14輸入至第二級(jí)放大器的輸入端，第一級(jí)放大器和第二級(jí)放大器原理相同，第二級(jí)放大器的輸出信號(hào)經(jīng)耦合電容C12及二極管D3輸入到三極管TR4的基極，二極管D2起限幅作用，電阻R12、R17、R22、R23起偏置作用，濾波電容C13對(duì)信號(hào)進(jìn)一步濾波。三極管TR4對(duì)超聲回波信號(hào)進(jìn)行緩沖和進(jìn)一步整形，從集電極輸出到集成塊IC4的1腳，即超聲波收發(fā)控制邏輯電路的信號(hào)輸入端。
溫度檢測(cè)單元電路是型號(hào)為DS18B20的數(shù)字溫度傳感器IC3的2腳及電阻R25的一端與微處理器MPU的8腳相連，數(shù)字溫度傳感器IC3的1腳及電阻R25的另一端與電源E1相連，數(shù)字溫度傳感器IC3的3腳接地。其工作原理與過程如下MPU微處理器MPU的8腳與數(shù)字溫度傳感器IC3的2腳相連，進(jìn)行通信啟動(dòng)測(cè)溫度和讀取溫度值，R25為上拉電阻，數(shù)字溫度傳感器IC3的1腳接電源E1、3腳接地。
變送器的RS485收發(fā)控制器是這樣工作的微處理器MPU的2腳、3腳與集成RS485收發(fā)控制器IC6的1腳、4腳相接，微處理器MPU的11腳與集成RS485收發(fā)控制器IC6的2、3腳相接，控制集成RS485收發(fā)控制器IC6的收/發(fā)工作狀態(tài)，集成RS485收發(fā)控制器IC6的6腳和7腳則為RS485的A、B信號(hào)端，引出至RS485接口，電阻R6為RS485總線驅(qū)動(dòng)電阻。
參照?qǐng)D1、圖2、圖3，變送器微處理器MPU是這樣工作的變送器上電后微處理器MPU進(jìn)行初始化，并啟動(dòng)環(huán)境溫度測(cè)量單元測(cè)溫，接下來進(jìn)入檢測(cè)工作循環(huán)。測(cè)量周期從產(chǎn)生超聲波發(fā)射信號(hào)方波開始，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0計(jì)時(shí)，并通過微處理器MPU的14腳置為低電平、15腳發(fā)出一正脈沖信號(hào)到收發(fā)控制邏輯電路，使之工作于發(fā)射控制狀態(tài)，起動(dòng)測(cè)量周期。一列超聲波發(fā)出后，微處理器MPU停止超聲波發(fā)射，延時(shí)約2mS盲區(qū)時(shí)間后，微處理器MPU將14腳置為高電平，將超聲波收發(fā)控制邏輯電路控制為信號(hào)接收狀態(tài)，等待超聲波回波到來，測(cè)量周期進(jìn)入接收超聲波回波信號(hào)階段。當(dāng)回波信號(hào)通過接收電路的信號(hào)放大、低通濾波、整形和限幅電路輸入至集成塊IC4的1腳時(shí)，超聲波收發(fā)控制邏輯電路觸發(fā)MPU的6腳和7腳，因?yàn)槎〞r(shí)/計(jì)數(shù)器T0工作于GATE方式，INT0被觸發(fā)時(shí)，停止T0計(jì)時(shí)。INT1被觸發(fā)產(chǎn)生中斷。微處理器MPU在中斷服務(wù)程序讀取中T0寄存器的值，從而得到與液位高度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間值，保存本次測(cè)量值，給出接收有效標(biāo)志，然后從中斷返回主程序，完成一次測(cè)量。值得注意的是，在接收超聲波回波信號(hào)階段，微處理器MPU在給定的時(shí)間內(nèi)，通過對(duì)接收有效標(biāo)志的檢查，不斷判斷有無回波到來，如在給定的時(shí)間內(nèi)沒有收到回波，即測(cè)量超時(shí)，微處理器MPU則放棄本次測(cè)量，并啟動(dòng)新的測(cè)量周期，這樣可以有效防止因干擾造成系統(tǒng)“死鎖”情況的發(fā)生。
按照通信協(xié)議，在通常情況下，變送器的微處理器MPU通過11腳控制RS485收發(fā)控制器工作在接收狀態(tài)，微處理器的串行口工作于中斷方式。當(dāng)外部智能設(shè)備通過RS485通信接口發(fā)出通信命令時(shí)，變送器的微處理器MPU進(jìn)入中斷服務(wù)程序，并根據(jù)命令的涵義，將數(shù)據(jù)發(fā)送到外部智能設(shè)備。此時(shí)變送器的微處理器MPU通過11腳控制RS485接發(fā)控制器工作在發(fā)送狀態(tài)，而外部智能設(shè)備工作在接收狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)發(fā)出，數(shù)據(jù)發(fā)完后，微處理器MPU又通過11腳控制RS485接發(fā)控制器回到接收狀態(tài)，然后中斷返回，如此反復(fù)，直到一次通信過程完成。
參照?qǐng)D4，以上所述的各電路的電路板2安裝在殼體1內(nèi)，超聲波發(fā)射探頭5、超聲波接收探頭6通過固定板3安裝在殼體1的端上，該變送器通過四芯屏蔽電纜7與外部設(shè)備連接，在殼體1上有緊固螺釘8和防水接頭9。本實(shí)用新型當(dāng)被測(cè)液體容器的邊界尺寸與變送器的超聲波探頭到液面的距離之比大于某定值，如大于2∶1時(shí)，殼體1及其它部件可直接應(yīng)用于對(duì)液位的測(cè)量。當(dāng)被測(cè)液體容器邊界尺寸與超聲波探頭到液面的距離之比小于定值時(shí)，如2∶1時(shí)，由于液體容器內(nèi)壁或邊沿對(duì)超聲波的反射，造成對(duì)變送器所接收的正常超聲波反射信號(hào)的干擾，造成測(cè)量誤差。為消除容器內(nèi)壁對(duì)超聲波信號(hào)的干擾，提高測(cè)量精度，在超聲波接收探頭上套有PVC管10，并且該P(yáng)VC管10向液面方向延伸，從而屏蔽了容器內(nèi)壁所反射的超聲波的干擾信號(hào)，變送器的液位測(cè)量精度提高。當(dāng)然，無論被測(cè)液體容器的邊界尺寸與變送器的超聲波探頭到液面的距離的比值為多少，都可以在超聲波接收探頭上安裝有PVC管。
權(quán)利要求1.智能超聲波液位變送器，其特征在于微處理器MPU產(chǎn)生間歇的方波信號(hào)，方波信號(hào)經(jīng)功率放大器后輸出到超聲波發(fā)射探頭，產(chǎn)生發(fā)射波，發(fā)射波傳播至被測(cè)液面經(jīng)反射形成回波，回波傳播到超聲波接收探頭，經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)經(jīng)接收電路的功率放大器放大后輸入到超聲波收發(fā)控制邏輯電路，超聲波收發(fā)控制邏輯電路產(chǎn)生微處理器MPU中斷信號(hào)，微處理器MPU停止計(jì)時(shí)，并在中斷服務(wù)程序中讀出計(jì)時(shí)值，完成一次測(cè)量，微處理器MPU測(cè)得自起動(dòng)發(fā)射波至收到回波信號(hào)的時(shí)間，其數(shù)據(jù)通過接發(fā)控制器、通信接口與外界進(jìn)行信息傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于回波傳播到超聲波接收探頭后，經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)經(jīng)接收電路的功率放大器、低通濾波器、整形和限幅電路后輸入到超聲波收發(fā)控制邏輯電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于微處理器MPU連接有溫度檢測(cè)單元，溫度檢測(cè)單元檢測(cè)環(huán)境溫度，微處理器MPU根據(jù)從溫度檢測(cè)單元讀出的溫度值，對(duì)測(cè)量的液位值進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于超聲波接收探頭套有PVC管，并且該P(yáng)VC管向液面方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于+9V電源E0與二極管D4的正極相連，二極管D4的負(fù)極與電容C19和瞬間電壓抑制器ZD1的一端相連，并接至集成塊IC8的1腳，電容C19和瞬間電壓抑制器ZD1的另外一端接地，集成塊IC8的3腳與微處理器MPU的20腳、電容C17、C18相連，產(chǎn)生電源E2，電容C17、C18的另外一端及集成塊IC8的2腳接地；+9V電源與集成塊IC2的1腳相連，集成塊IC2的3腳分別與電容C8、C9一端相連，產(chǎn)生電源E1，電容C8、C9的另一端及集成塊IC2的3腳接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于超聲波收發(fā)控制邏輯電路是由集成塊IC4組成，集成塊IC4的8、5、3、2腳分別與微處理器MPU的6、15、7、14腳相連，7腳接地，14腳接電源E1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于微處理器MPU的12腳與電阻R20及電容C14的一端相連，電阻R20的另一端接電源E1，電容C14的另一端與電阻R19相連，電阻R19的另一端與電阻R18的一端及三極管TR3的基極相連，電阻R18的另一端及三極管TR3的發(fā)射極接電源E1，三極管TR3的集電極與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端與三極管TR2的基極相連，三極管TR2的集電極與變壓器T1的初級(jí)線圈N1的一端相連，初級(jí)線圈N1的另一端及電阻R6的一端、電容C4的一端相連，電阻R6的另一端接電源E0，電容C4的另一端及三極管TR2的發(fā)射極接地，變壓器T1的次級(jí)線圈N2的一端與電阻R1的一端及超聲波發(fā)射探頭S1的一端相連，次級(jí)線圈N2、電阻R1、超聲波發(fā)射探頭S1的另一端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于超聲波接收探頭S2的一端與電阻R2的一端相連，超聲波接收探頭S2的另一端接地，電阻R2的另一端與電容C1的一端相連，電容C1的另一端分別與二極管D1的負(fù)極、三極管TR1的基極及電阻R4的一端相連，三極管TR1的發(fā)射極與電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端及二極管D1的正極接地，電阻R4的另一端分別與三極管TR1的集電極及電阻R3、電容C3的一端相連，電阻R3的另一端分別與電阻R12、電容C2的一端相連，電容C2的另一端接地，電阻R12的另一端及運(yùn)算放大器IC1A接電源E1，電容C3的另一端接電阻R7，電阻R7的另一端分別接電阻R10及電容C5、C6的一端，電容C5的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1A的1腳及電阻R13及電容C7的一端，電阻R13的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1A的2腳及電容C6的另一端，電阻R8的一端接電源E1，電阻R8的另一端分別接電阻R9、運(yùn)算放大器IC1A的3腳及運(yùn)算放大器IC1B的5腳，電阻R9、電阻R10的另一端及運(yùn)算放大器IC1A的4腳接地，電容C7的另一端接電阻R14的一端，電阻R14的另一端分別接電阻R15及電容C10、C11的一端，電容C10的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1B的7腳及電阻R16及電容C12的一端，電阻R16的另一端分別接運(yùn)算放大器IC1B的6腳及電容C11的另一端，電容C12的另一端分別接二極管D2的正極及二極管D3的負(fù)極，二極管D3的負(fù)極分別接電阻R17、電容C13及三極管TR4的基極，電容C13、電阻R15的另一端接地，三極管TR4的發(fā)射極分別接電阻R21、R23的一端，電阻R21、R17及二極管D2的負(fù)極接地，三極管TR4的集電極分別接電阻R22的一端及集成塊IC4的1腳，電阻R22、R23的另一端接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于+5V電源E2與集成塊IC7的8腳及電阻R28、R29、R30的一端相連，電阻R28的另一端分別與集成塊IC7的6腳、微處理器MPU的17腳相連，電阻R29的另一端分別與集成塊IC7的5腳、微處理器MPU的18腳相連，電阻R30的另一端分別與集成塊IC7的2腳、微處理器MPU的1腳相連，集成塊1C7的7腳與電阻R27的一端相連，電阻R27的另一端及集成塊IC7的4腳接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超聲波液位變送器，其特征在于溫度檢測(cè)單元電路是數(shù)字溫度傳感器IC3的2腳及電阻R25的一端與微處理器MPU的8腳相連，數(shù)字溫度傳感器IC3的1腳及電阻R25的另一端與電源E1相連，數(shù)字溫度傳感器IC3的3腳接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能超聲波液位變送器；包括微處理器MPU，微處理器MPU產(chǎn)生間歇的方波信號(hào)，方波信號(hào)經(jīng)功率放大器后輸出到超聲波發(fā)射探頭，產(chǎn)生發(fā)射波，發(fā)射波傳播至被測(cè)液面經(jīng)反射形成回波，回波傳播到超聲波接收探頭，微處理器MPU測(cè)得自起動(dòng)發(fā)射波至收到回波信號(hào)的時(shí)間，其數(shù)據(jù)通過接發(fā)控制器、通信接口與外界進(jìn)行信息傳輸；超聲波接收探頭套有PVC管，并且該P(yáng)VC管向液面方向延伸，從而屏蔽了容器內(nèi)壁所反射的超聲波干擾信號(hào)，有效的提高測(cè)量精度；本實(shí)用新型成本低、測(cè)量精度高，廣泛適用于普通液位流量監(jiān)測(cè)和企業(yè)單位的排污流量監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01F23/296GK2618151SQ0322518
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者劉智勇, 羅軍, 尹征琦, 李慶, 劉煥成, 李燁, 廖華, 賀敏佛, 劉興林, 陳天瑜 申請(qǐng)人:五邑大學(xué), 江門市僑綠環(huán)保技術(shù)開發(fā)中心