專利名稱：液位控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液位控制裝置。
技術(shù)背景現(xiàn)在經(jīng)常使用的液位檢測、控制方法有以下兩大類1、 干簧管式、電極式、浮球式的點位檢測控制 此類點位檢測液位控制設(shè)備一般只能檢測和控制容器內(nèi)的液位上限、下限兩點或幾點的點位，不能顯示液位高度、數(shù)值，因而存在 著不能檢測實時液位變化的不足，現(xiàn)在水塔、水箱容器中的液位控制 中常用，但耐腐蝕性差、故障率較高。2、 壓差式、壓力式等傳感器檢測控制此類液位檢測采用傳感器采集電信號，然后經(jīng)過電子電路處理轉(zhuǎn) 換成可直接顯示液位高度的數(shù)字顯示，并可通過驅(qū)動或控制電控閥或 水泵調(diào)整液位的高度。這種檢測液位高度具有準確性、可讀性、可控 性，并具有遠傳控制，為工業(yè)控制中常用的一種檢測控制方法，但缺 點是傳感器需放在容器中，待測液體的腐蝕性對傳感器的要求很高， 在強酸強堿(如濃鹽酸、濃硫酸、液堿等強電解質(zhì))溶液中根本無法 使用，因此傳感器類液位控制器的使用場合、可靠性及使用壽命受到 很大限制，而且造價也較高。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服上述不足問題，提供一種液位控制器， 結(jié)構(gòu)簡單，精度高，檢測方法簡單，安裝方便，使用范圍廣。本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是液位控制器，
其主機盒體上裝有接線端子，盒體上帶有顯示器，盒體內(nèi)裝有主電路 板，主電路板上集成有電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路，控制 電路及電源電路，電容電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端接液位測量電容極板，輸 出端接電壓電流轉(zhuǎn)換電路，電壓電流轉(zhuǎn)換電路放大信號并轉(zhuǎn)換后一路 接控制電路， 一路接顯示器，穩(wěn)壓電源電路分別接通電容電壓轉(zhuǎn)換電 路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路及顯示器電路并提供電源。所述液位測量電容極板為一根或兩根包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線。 所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路為采用雙時基電路，其中一個時基電路 IG與電位器W,、電阻R,、電容d組成振蕩器電路，輸出固定脈沖寬 度脈沖給電容測量電路，另一個時基電路IG與電阻Rx、液位電容Cx組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，時基電路ICB輸出經(jīng)附加R3G積分網(wǎng)絡(luò)完成電容電壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電壓后接通電壓電流轉(zhuǎn)換電路。所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路為兩級負反饋放大電路， 一級放大器A, 是接收電容電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓信號放大后送到第二級放大器A2第 二級放大，第二級放大器A2接有調(diào)零電位器W2并調(diào)零，經(jīng)第二級放 大器A2放大的電壓信號驅(qū)動達林頓管T3使電流放大后將電流信號一 路輸入至顯示器，另一路輸入到控制電路。所述控制電路為采用獨立的上下限闕值雙比較器電路，比較器 A3輸入Vi后與比較器A3連接的電位器W4上的給定電壓比較，比較 器A3接三級管T1經(jīng)，三級管T1接繼電器J1，比較器A4輸入Vi后 與比較器A4連接的電位器W3給定電壓比較，比較器A4接三級管T2， 三級管T2接繼電器J2。所述穩(wěn)壓電源為整流穩(wěn)壓電路，采用15V供電，采用全橋塊和穩(wěn) 壓塊等集成電路，并帶有濾波電路，經(jīng)整流穩(wěn)壓輸出12VDC直流電壓 接通電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和控制電路，另一路9VAC 供電經(jīng)整流穩(wěn)壓輸出5VDC直流電壓接通顯示器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用1根包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線作為一個極
板、導(dǎo)線通過重錘雙饋垂立在被測試容器中沒有裸露的部分，容器中 的導(dǎo)電性液位(接地式與地之間有交流通路的)做為電容的另一個極 板。由于導(dǎo)線直徑(表面積)和絕緣介質(zhì)厚度是均勻的，所以隨液位 升降，正對表面積(即電容量)成比例變化。如容器不是導(dǎo)電體，需 在容器中插一個包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線，做為另一極板。這個道理如同 我們常用的電解電容器一樣，對于同一種介質(zhì)絕緣層，隨著液位升降， 電容量正比升降的關(guān)系在物理學(xué)實驗中已得到驗證。本實用新型有效運用物理學(xué)的實驗中電容量與液位高度的關(guān)系， 采取了使用電容式傳感器進行液位檢測的解決方案。檢測方法簡單， 安裝方便，使用范圍廣，無手動部件，耐腐蝕，可以檢測測量濃鹽酸， 濃硫酸，液堿等強電解質(zhì)溶液的液位，能連續(xù)測量精確的測量。特別 適用于各種酸堿計量罐、儲罐、水箱、污水池等有腐蝕性的液體測量。

-圖l為本實用新型外觀圖。圖2為圖1中A-A視圖。 圖3為圖1中B-B視圖。 圖4為本實用新型電路框圖。 圖5為本實用新型電路圖。
具體實施方式
如圖1-3所示的液位控制器，其主機盒體8上裝有接線端子9， 盒體上帶有顯示器7，盒體內(nèi)裝有主電路板IO，主電路板上集成有電 容電壓轉(zhuǎn)換電路2、電壓電流轉(zhuǎn)換電路3，控制電路4及穩(wěn)壓電源電 路6，如圖4所示電容電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端接液位測量電容1，輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換電路，電壓電流轉(zhuǎn)換電路放大信號并轉(zhuǎn)換后一路接 控制電路， 一路接顯示器電路5，穩(wěn)壓電源分別接通電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路及顯示器電路并給上述電路提供電源。液位測量電容極板采用一根包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線，導(dǎo)線穿過接線
端子與電容電壓轉(zhuǎn)換電路接通，導(dǎo)線通過重錘雙饋垂立在被測試容器 中沒有裸露的部分，容器中的導(dǎo)電性液位(接地式與地之間有交流通 路的)做為電容的另一個極板。由于導(dǎo)線直徑(表面積)和絕緣介質(zhì) 厚度是均勻的，所以隨液位升降，正對表面積(即電容量)成比例變 化。如果容器不是導(dǎo)電體，需在容器中插一個包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線， 做為另一極板。電容電壓轉(zhuǎn)換電路如圖5所示采用雙時基電路7556，其中ICA 與(W,+R,)、 C,組成振蕩器電路，輸出固定脈沖寬度脈沖〔t' 1. 1(W^R》d〕給電容測量電路。另一個時基電路IU與RXCX (分布電 容、液面與電極電容傳輸導(dǎo)線間電容之和)組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路附 加R3G積分網(wǎng)絡(luò)形成頻率"~~"電壓轉(zhuǎn)換。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度 與外接RxG成正比例關(guān)系，如Rx為定值，Cx容量不同則輸出脈沖寬度 也不同，利用這種原理可測量電容的數(shù)值(也就測出電介質(zhì)液面的高 度)。單穩(wěn)輸出脈寬tw在整個測量范圍內(nèi)應(yīng)小于時鐘脈沖周期時間( RxCx《(W,+R》d )。所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路如圖5所示，為兩級負反饋放大電路，A, 是把前端測量電路弱小電壓信號放大送到A2第二級放大并調(diào)零，W2 是調(diào)零電位器。經(jīng)A2放大的電壓信號(Q""5V之司)驅(qū)動達林頓管使電流 放大到(MOmA國際標準遠傳傳送信號(R,.是外接負載電阻，如不需要 遠傳必須短接R.兩端)，使0-10mA電流信號經(jīng)過數(shù)字表頭顯示液位高 度值。所述控制電路如圖5所示，為采用雙比較器的原理把上、下限的 閥值電壓分開。A3比較器把輸入Vi與W4電位上給定電壓比較，驅(qū) 動Tl經(jīng)Jl開、關(guān)，本系統(tǒng)Jl為上限控制繼電器，W4上限給定值的 調(diào)節(jié)。當達到給定值Tl導(dǎo)通紅燈D3亮。A4比較器把輸入Vi與W3 電位器給定電壓比較，驅(qū)動T2控制J2開、關(guān)，本系統(tǒng)J2為下限控制。所述顯示器為輸入0-10mA國際標準傳送信號，輸出0-2000mm或
0-5000mm數(shù)值來顯示液位高度(根據(jù)量程要求定(5000,或2000mm 高度)T3輸出0-10mA國際標準遠傳信號(R.是外接負載電阻，如不 需遠傳必須短接R,.兩端)a， b兩端輸出0-10mA送給數(shù)顯表頭顯示高 度，如不需現(xiàn)場顯示，a，b須短接。所述穩(wěn)壓電源電路如圖5所示為整流穩(wěn)壓電路，采用15V供電， 經(jīng)整流穩(wěn)壓12VDC。為保證電壓的穩(wěn)定性，采用全橋塊和穩(wěn)壓塊等集 成電路，并帶有濾波電路，使輸出直流電壓平滑、穩(wěn)定、可靠。12VDC 供本系統(tǒng)測量、轉(zhuǎn)換、控制電路。顯示表頭用5VDC電源供電。
權(quán)利要求1、液位控制器，其特征是主機盒體(8)上裝有接線端子(9)，盒體上帶有顯示器(7)，盒體內(nèi)裝有主電路板(10)，主電路板上集成有電容電壓轉(zhuǎn)換電路(2)、電壓電流轉(zhuǎn)換電路(3)，控制電路(4)及電源電路(6)，電容電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端接液位測量電容電路(1)，輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換電路，電壓電流轉(zhuǎn)換電路放大信號并轉(zhuǎn)換后一路接控制電路，一路接顯示器，電源電路分別接通電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路及顯示器電路(5)并提供電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位控制器，其特征是液位測量電 容為一根或兩根包敷絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線作為極板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位控制器，其特征是電容電壓轉(zhuǎn)換電路為采用雙時基電路，其中一個時基電路(ICA)與電位器(W,)、電阻(R》、電容(C,)組成振蕩器電路，輸出固定脈沖寬度脈沖給電 容測量電路，另一個時基電路(ICb)與電阻(Rx)、液位電容(Cx) 組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，時基電路(ICB)輸出經(jīng)附加(R:,C2)積分網(wǎng) 絡(luò)完成電容電壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電壓后接通電壓電流轉(zhuǎn)換電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位控制器，其特征是電壓電流轉(zhuǎn) 換電路為兩級負反饋放大電路， 一級放大器(A》是接收電容電壓轉(zhuǎn) 換電路的電壓信號放大后送到第二級放大器(A2)第二級放大，第二 級放大器(A2)接有調(diào)零電位器W2并調(diào)零，經(jīng)第二級放大器(A》放 大的電壓信號驅(qū)動達林頓管(T:i)使電流放大后將電流信號一路輸入 至顯示器，另一路輸入到控制電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位控制器，其特征是控制電路為 采用獨立的上下限闕值雙比較器電路，比較器(A3)輸入電壓(Vi) 后與比較器(A3)連接的電位器(W4)上的給定電壓比較，比較器(A3) 接三級管(Tl)經(jīng)，三級管(Tl)接繼電器(Jl)，比較器(A4)輸 入電壓(Vi)后與比較器(A4)連接的電位器(W3)給定電壓比較， 比較器(A4)接三級管(T2)，三級管(T2)接繼電器(J2)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位控制器，其特征是電壓電路為 整流穩(wěn)壓電路，采用15V供電，采用全橋塊和穩(wěn)壓塊集成電路，并帶 有濾波電路，經(jīng)整流穩(wěn)壓輸出12VDC直流電壓接通電容電壓轉(zhuǎn)換電 路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和控制電路，經(jīng)整流穩(wěn)壓輸出5VDC直流電壓 接通顯示器。
專利摘要本實用新型涉及液位控制裝置。液位控制器，其主機盒體上裝有接線端子，盒體上帶有顯示器，盒體內(nèi)裝有主電路板，主電路板上集成有電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路，控制電路及電源電路，電容電壓轉(zhuǎn)換電路輸入端接液位測量電容極板，輸出端接電壓電流轉(zhuǎn)換電路，電壓電流轉(zhuǎn)換電路放大信號并轉(zhuǎn)換后一路接控制電路，一路接顯示器，穩(wěn)壓電源電路分別接通電容電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路及顯示器電路并提供電源。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，有效運用物理學(xué)的實驗中電容量與液位高度的關(guān)系，檢測方法簡單，安裝方便，使用范圍廣，特別適用于各種酸堿計量罐等有腐蝕性的液體測量。
文檔編號G05D9/00GK201035414SQ200720011789
公開日2008年3月12日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者姜善銘 申請人:姜善銘