專利名稱：時分復用多通道的電接點液位檢測電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，用于電接點液位測量中 對電極的檢測和保護領域。
背景技術：
現有的電接點液位檢測電路中，一般給電極供電的電源采用直流或工頻低壓交 流，持續通電，電接點有水判斷電路用三極管等電子器件組成，通過檢測通過電極的電流來 判斷電極是否被液體浸沒。當電極被浸沒后，對電極的持續通電會使電極很快被電解腐蝕 和極化并失去作用。某些檢測電路利用單片機控制，利用正反脈沖對具有公共電極的電接點電極進行 檢測并去極化，利用通過電極的電流驅動光隔等來判斷電極是否被液體浸沒，減少了電極 的腐蝕，但是產生的正反脈沖由于公共電極的存在和電路本身的結構，造成正反脈沖的不 對稱，仍然存在著極化腐蝕，并且適用范圍受到所測液體電導率限制。
發明內容
本發明的目的是提供一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，能夠減少電接 點液位探頭電極通電電解極化腐蝕，提高測量電極的使用壽命，實現對多路電接點電極的 掃描檢測，并能夠適用于不同介質的液體測量。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路包括電源電路、脈沖電路、電接點 測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路；單 片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機 輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相 連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連。單片機電路發出控制指令給電接點測量通道選擇電路，在一個檢測周期內電接點 測量通道選擇電路依次選擇待測液位電接點，每次選擇一路，控制脈沖電路在電接點液位 電極上施加對稱的正負脈沖。施加脈沖時，多通道電接點信號檢測電路將檢測電阻上的電 壓與預置比較參考電壓進行比較，比較結果送至單片機。單片機接收后，判斷電極是否被液 體浸沒，并將結果送至輸出電路，輸出電路將單片機的輸出轉變為接點信號，送至顯示控制 電路進行顯示和控制。一個檢測周期內一路電接點檢測完畢后，接著進行下一路電接點的 檢測，如此循環，全部通道液位電接點檢測完畢后，接著進入下一個檢測周期，即可完成對 多路電接點液位的檢測。本發明的有益效果利用時分復用技術，極大地減少了電接點電極通電時間，采用 單片機控制的脈沖瞬時測量電路，可有效保證通過電極正負電流的對稱性，使普通測量電 極防腐性能得到大幅度提高，使用壽命大大延長。本電路還可以方便的根據所測液體電導 率調整量程，只需一個電接點信號檢測電路即可實現對多路電接點電極的檢測，利用電壓比較檢測技術，測量精度高。
圖1是本發明硬件原理框圖。圖2是本發明的電路原理圖。
具體實施例方式本發明可實現對8路液位測量電接點的信號檢測。電路中分別為VDD和其地VSS， VCC和其地VEE，根據本電路，VDD = 5V，VCC = 10V，其中VCC用于電接點電極的檢測脈沖 電路部分，Vl V16為光電隔離器，這里采用TPL521，其輸入側1、2、3、4引腳如圖所示串 聯，圖中引腳4接至電接點測量通道選擇電路中譯碼器U2、U3的輸出端。電阻Ral Ral6 為光電隔離器Vl V16輸入端的限流電阻，限流電阻的一端與電源VDD相連，另一端與光 電隔離器的引腳1相連。VDl VD32為小型二極管，這里采用1N4148，如圖示分別接在光 電隔離器Vl V16輸出引腳5和引腳7處，起抑制干擾作用。各光電隔離器輸出引腳5經 過小型二極管后并接，再與多通道電接點信號檢測電路的輸入端——檢測電阻Rl的引腳1 相連。SWl SW8為待測液位電接點，A、B分別為各液位電接點的兩極。光電隔離器2個 一組，分別對應一個待測液位電接點，以V1、V2為例，Vl的引腳7經小型二極管后與電接點 Sffl的一極B相連，并與V2的引腳6相連；V2的引腳7經小型二極管后與電接點SWl的另 一極A相連，并與Vl的引腳6相連。電接點測量通道選擇電路部分，U2、U3為3-8譯碼器，這里選用54LS138，C3、C4為 電源濾波電容。U2、U3的輸入端A、B、C 口即引腳1、2、3，分別與單片機Ul的RB1、RB2、RB3 口即引腳22、23、24相連。U2的使能端E3 口即引腳6，與單片機Ul的RA2 口即引腳4相連， U3的使能端E3 口即引腳6，與單片機Ul的RA5 口即引腳7相連。U2的輸出端YO Y7 (對 應引腳分別為 15、14、13、12、11、10、9、7)，分別連接光電隔離器￥1、￥3、￥5、￥7、￥9、￥11、乂13、 V15的引腳4。U3的輸出端YO Y7(對應引腳分別為15、14、13、12、11、10、9、7)，分別連接 V2、V4、V6、V8、V10、V12、V14、V16 的引腳 4。多通道電接點信號檢測電路部分，U4為運算放大器，這里采用LM158W5為光電隔 離器。Rl為檢測電阻，這里取值為20K。R2與Cl、C2組成阻容低通濾波器，用于過濾雜波 干擾分量。量程檔選擇電阻R4、R5、R6 —端接電源VCC，另外一端分別接Rxl.、Rx2、Rx3，分 別對應不同電導率的液體介質，這里可對三種不同電導率的液體設定三個量程，根據實際 需要可以更換相應電阻改變量程或增加量程選擇檔數。Rxl、Rx2、Rx3為可變電阻網絡，可 以通過變阻器或電阻串、并聯等方式實現，用于補償電接點信號檢測電路產生的電壓誤差。 JP1、JP2、JP3為不同量程選擇用的跳線開關，每次選擇其中一個，選擇時應使量程檔選擇電 阻的阻值大于待測液體電阻阻值。R3為分壓電阻，這里選取與檢測電阻Rl相同的阻值20K， R3的一端接電源負端VEE，一端接跳線開關并與U4的引腳2相連，該點的電壓作為比較器 預置比較參考電壓VEF。U4的輸出端引腳1與單片機RBO 口即引腳21相連。輸出電路部分，01、02、03、04為光電隔離器，01、02、03、04的引腳8、6均與VCC相 連，01、02、03、04的引腳7、5與顯示控制電路相連。Rbl Rb8為限流電阻。Rbl、Rb2—端 與01的引腳1、3相連，另一與VDD相連；Rb3、Rb4 一端與02的引腳1、3相連，另一與VDD相連；Rb5、Rb6 —端與03的引腳1、3相連，另一與VDD相連；Rb7、Rb8 —端與04的引腳1、 3相連，另一與VDD相連。01的引腳2、4與單片機的RCO、RCl 口即引腳11、12相連；02的 引腳2、4與單片機的RC2、RC3 口即引腳13、14相連；03的引腳2、4與單片機的RC4、RC5 口 即引腳15,16相連；04的引腳2、4與單片機的RC6、RC7 口即引腳17,18相連。顯示控制電路可任意選用常規電路，如經三極管放大后驅動繼電器等，將輸出電 路送過來的接點導通信號轉換為顯示及控制信號。單片機電路部分，Ul為本發明采用的單片機PIC18F258，U1的引腳20接電源VDD， 引腳8、19接電源地VSS;引腳1、9、10、27、28所接電容、晶振、插座、電阻、二極管等器件組 成單片機輔助電路，用于為單片機提供時鐘信號以及單片機程序的輸入及調試。Ul的引腳 4、7分別與U2、U3的使能端引腳6相連；Ul的引腳22、23、24分別與U2、U3的輸入端引腳 1、2、3相連；Ul的引腳21與U4的輸出端引腳1相連；Ul的引腳11、12、13、14、15、16、17、18 與輸出電路相連。本發明的工作過程及原理，其中1表示高電平，0表示低電平單片機Ul按程序將 RA2、RA5 口初始狀態均置為0，U2、U3的使能端口 E3為0，使端口 YO Y7為1。與U2、U3 的YO 口相連的脈沖電路部分的光電隔離器V1、V2的引腳4也是高電平，所以Vl和V2的輸 出端均處于截止狀態，電流不導通。接著單片機程序先將RB1、RB2、RB3 口都置0，經3_8譯 碼器U2、U3后譯碼后選擇輸出端口為YO 口。單片機Ul接著將RA2 口置1即高電平，U2使 能端E3有效，其YO端口由高電平狀態轉變為低電平狀態，與之相連的Vl的引腳4也為低 電平，Vl輸出端均導通，電壓從VCC經Vl的引腳8、7，小型二極管VDl到達電接點SWl的電 極B處，此時V2輸出端均截止。若電接點SWl的電極A、B間沒有液體，則從電接點SWl的電極A、B到檢測電阻Rl 的回路沒有電流，Rl的引腳1處的待測電壓YIN為0，經U4組成的比較器與VEF比較后，比 較器U4的輸出端引腳1的電壓輸出低電平，該結果送至Ul的RBO 口，單片機Ul判斷SWl 不導通，RCO 口輸出高電平，對應輸出電路的光電隔離器01的輸入引腳1、2和對應輸出引 腳8、7均截止，接點不導通。若電接點SWl的電極A、B間有液體，則電流從電接點SWl的電極B經液體到達電 極A，再經過Vl的引腳6、5，經過小型二極管VD2沿回路到達檢測電阻R1，經Rl到達電源的 負端VEE，Rl的引腳1處的待測電壓VIN，經U4組成的比較器與VEF比較，當YIN大于VEF 時，比較器U4的輸出端引腳1的電壓輸出高電平，該結果經光電隔離器TO轉換后送至Ul 的RBO 口，單片機Ul判斷SWl導通，RCO 口輸出低電平，對應輸出電路的光電隔離器01的 輸入引腳1、2和對應輸出引腳8、7導通，接點導通。接著單片機Ul將RA2 口置0，再將RA5 口置1，U2使能端E3低，其YO端口由低電 平狀態轉變為高電平狀態，與之相連的Vl的引腳4也為高電平，Vl輸出端均截止。而U3使 能端E3有效，其YO端口由高電平狀態轉變為低電平狀態，與之相連的V2的引腳4也為低 電平，V2輸出端均導通，電壓從VCC經V2的引腳8、7，小型二極管VD3到達電接點SWl的電 極A處，此時Vl輸出端均截止。電流從電接點SWl的電極A經液體到達電極B，再經過V2 的引腳6、5，經過小型二極管VD4沿回路到達檢測電阻R1，經Rl到達電源負端VEE，Rl的引 腳1處的待測電壓VIN，經U4組成的比較器與VEF比較，當VIN大于VEF時，比較器U4的輸 出端引腳1的電壓輸出高電平，該結果經光電隔離器U5轉換后送至Ul的RBO 口，單片機Ul判斷SWl導通，RCO 口輸出低電平，對應輸出電路的光電隔離器01的輸入引腳1、2和對應 輸出引腳8、7導通，接點導通。同時電流從電極A流向電極B，與之前電流從電極B流向電 極A方向相反，大小相等。兩個電流時間通過單片機程序設定成一致并且都控制在毫秒級， 這種正負對稱脈沖電流就在檢測電接點通斷的同時較好的完成了去極化過程，并且減少了 電極檢測時的通電時間，減少了電極材料的腐蝕。在對電接點SWl檢測完成后，程序將單片機Ul的RA2、RA5 口置0，U2、U3的使能 端口 E3為低電平，其輸出端口 YO Y7為均為1。光電隔離器V1、V2輸出端均截止。接著 單片機程序將RBl 口置1、RB2、RB3 口置0，經3_8譯碼器U2、U3后譯碼后選擇輸出端口為 Yl 口。重復上述過程，完成對電接點SW2的檢測。同理接下來完成對電接點SW3 SW8的 檢測。對于兩路電接點檢測之間的時間間隔，可以根據測量需要，在滿足測量需要的情 況下加大間隔時間，同樣可以減少被液體浸沒的電極的通電時間，減少電極的腐蝕。循環重復上述過程，即可完成對8路電接點液位的信號檢測。
權利要求
一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，包括電源電路、脈沖電路、電接點測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路，其特征在于單片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連，單片機電路發出控制指令給電接點測量通道選擇電路，在一個檢測周期內電接點測量通道選擇電路依次選擇待測液位電接點，每次選擇一路，控制脈沖電路在電接點液位電極上施加對稱的正負脈沖，施加脈沖時多通道電接點信號檢測電路將檢測電阻上的電壓與預置比較參考電壓進行比較，比較結果送至單片機，單片機接收后判斷電極是否被液體浸沒，并將結果送至輸出電路，輸出電路將單片機的輸出轉變為接點信號，送至顯示控制電路進行顯示和控制，一個檢測周期內一路電接點檢測完畢后，接著進行下一路電接點的檢測，如此循環，全部通道液位電接點檢測完畢后，接著進入下一個檢測周期，即可完成對多路電接點液位的檢測。
全文摘要
本發明公開一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，包括電源電路、脈沖電路、電接點測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路；單片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連。本發明利用時分復用技術，減少了電接點電極通電時間，采用單片機控制的脈沖瞬時測量電路，有效保證通過電極正負電流的對稱性，利用電壓比較檢測技術，測量精度高。
文檔編號G01F23/24GK101995283SQ200910162328
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月12日 優先權日2009年8月12日
發明者萬嵩, 孫建華, 徐斌, 高煉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所