专利名称：一种光电液位仪的处理电路的设计方法
一种光电液位仪的处理电路的设计方法技术领域
本发明属于液位测量技术领域，是一种光电液位仪的处理电路的设计方法。
技术背景
钢带液位仪目前已在油品储罐测量中应用中十分广泛，而钢带液位仪中采用红外光电传感器方式的为最多。红外光电传感器一般由一组红外发光管、一组红外接收管和夹在发光管与接收管之间且与液位联动的透光不锈钢格雷码带或格雷码盘组成，发光管与接收管位置一一对应。通常的实现方法把所有的发光管串联后由恒流源驱动发光，接收管通过上拉或下拉电阻输出端电平给门电路或CPU的IO后，根据器件识别的逻辑数据转换为液位值。该方法存在如下问题一是选配安全栅困难。由于采用发光管串联工作方式，要保证发光管正常工作，对仪表供电电压要求较高，而且消耗功率也大。有的仪表类型要求供电不能低于20V，改进后的仪表采用了每5个发光管一组串联，供电电压要求有所降低，但整机功耗仍然较大，对使用在石油化工行业的本质安全型仪表来说，普通的安全栅很难满足。其二逻辑数据易出错。由于门电路或CPU的IO的逻辑电平识别要求须<0. 3Vcc或>0. 7Vcc, 而在(0. 3、. 7) Vcc的电压输入端的逻辑判断都是不确定的，这就要求红外发光与接收逻辑匹配非常严格，否则会造成液位仪的数据跳变。其三维护量大及长时间性能降低。仪表现场长时间地工作使发光接收管性能降低，而且透光码带上的污迹及运行位置偏差的影响都会造成逻辑电平不理想而引起数据错误，从而影响仪表工作检测，增大现场维护人员的工作强度。发明内容
本发明的目的是提供一种光电液位仪的处理电路的设计方法，该电路低功耗、供电范围宽，对传感器数据有超强纠错能力，并具有提高仪表工作性能，增强仪表可靠性，减小现场人员的劳动强度的优点。
本发明的技术方案是一种光电液位仪的处理电路的设计方法，它包括供电电源、 可调电源、红外发光管阵列、发光管控制单元、红外接收管阵列、多路模拟开关、A/D转换器和处理器，其特征是处理器分别与发光管控制单元、多路模拟开关和可调电源导通，处理器和多路模拟开关的输出端通过A/D转换器导通；发光管控制单元的输出端与红外发光管阵列的输入端每条支路都导通，红外发光管阵列连接可调电源；多路模拟开关的输入端与红外接收管阵列的输出端每条支路都导通；红外发光管阵列与红外接收管阵列的每条通道一一对应；供电电源对可调电源、红外接收管阵列和处理器供电。
所述的可调电源是可调电流输出的恒流源或可调电压输出的恒压源。
所述的红外发光管阵列中每条支路是并行的，且每条支路都有独立的红外发光管并串联一个限流电阻。
所述的发光管控制单元是串行一并行转换器件或多路模拟开关器件。
所述的处理器中储存有预设的门限电压。
本发明的特点是1、电路的功耗大大降低，功耗<20mW，对系统供电电压要求放宽，为两线制仪表奠定了基础；电路功耗的降低，适应了仪表对更多的安全栅选择。
2、电路采用间歇工作方式时，平均功耗可以更低，适用于更多的设备中。
3、数据处理能力的提高，对原来很不理想的逻辑电平仍能正常检测，有较强的数据纠错能力。
4、降低了器件的苛刻要求和工艺成本；可诊断仪表自身传感器的健康与亚健康状态，提前做好现场维修与更换；降低了现场工作人员的维护劳动强度。
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是光电液位仪的处理电路的设计方法的结构示意图。
图中1、供电电源；2、可调电源；3、红外发光管阵列；4、发光管控制单元；5、红外接收管阵列；6、多路模拟开关；7、A/D转换器；8、处理器。
具体实施方式
如图1所示，供电电源1与可调电源2、红外接收管阵列5和处理器8都导通，供电电源1将外部电源的宽电压输入转化为3. 3V的电压对整个电路供电。
可调电源2是可调电压输出型，与供电电源1、红外发光管阵列3和处理器8导通， 可调电源2的输入电压由供电电源1提供，可调电源2对红外发光管阵列3的输出电压由处理器8控制，其输出电压可调整红外发光管阵列3中红外发光管的发光强度。
发光管控制单元4的输出端与红外发光管阵列3的输入端每条支路都导通，红外发光管阵列3中每条支路是都并行的，且每条支路都有独立的红外发光管并串联一个限流电阻。红外发光管阵列3的每条支路都受发光管控制单元4的串行一并行转换的打开或关闭单独控制。
红外发光管阵列3与红外接收管阵列5的每条通道一一对应，多路模拟开关6的输入端与红外接收管阵列5的输出端每条支路都导通，多路模拟开关6的输出端通过A/D 转换器7与处理器8导通，多路模拟开关6的支路还与处理器8直接导通，处理器8中储存有预设的门限电压。
工作时，根据发光管控制单元4选择打开或关闭的每条红外发光管阵列3每条支路的情况，多通道模拟开关6同时选择与发光管相对应通道的红外接收管的输出电平，通过A/D转换器7转换，转换结果与预设的门限电平比较，得到该通道的逻辑数据；依次选择打开的发光管并处理对应的接收管电压输出从而得到每个与液位相对应的单通道的逻辑数据，并转换为液位数据。
测试过程中对通道采样数据与门限电压的接近程度，以定量地诊断仪表工作的状态好坏，及时进行仪表维护和更换，增强液位系统的可靠性，同时该电路低功耗、供电范围宽，对传感器数据有超强纠错能力。
红外发光管、A/D转换器等电元器件都是本领域经常使用的，该电路的配电路以及配电元件都是本领域常用的，在此不做特别的说明。
权利要求
1.一种光电液位仪的处理电路的设计方法，它包括供电电源、可调电源、红外发光管阵列、发光管控制单元、红外接收管阵列、多路模拟开关、A/D转换器和处理器，其特征是处理器分别与发光管控制单元、多路模拟开关和可调电源导通，处理器和多路模拟开关的输出端通过A/D转换器导通；发光管控制单元的输出端与红外发光管阵列的输入端每条支路都导通，红外发光管阵列连接可调电源；多路模拟开关的输入端与红外接收管阵列的输出端每条支路都导通；红外发光管阵列与红外接收管阵列的每条通道一一对应；供电电源对可调电源、红外接收管阵列和处理器供电。
2.根据权利要求1中所述的一种光电液位仪的处理电路的设计方法，其特征是所述的可调电源是可调电流输出的恒流源或可调电压输出的恒压源。
3.根据权利要求1中所述的一种光电液位仪的处理电路的设计方法，其特征是所述的红外发光管阵列中每条支路是并行的，且每条支路都有独立的红外发光管并串联一个限流电阻。
4.根据权利要求1中所述的一种光电液位仪的处理电路的设计方法，其特征是所述的发光管控制单元是串行一并行转换器件或多路模拟开关器件。
5.根据权利要求1中所述的一种光电液位仪的处理电路的设计方法，其特征是所述的处理器中储存有预设的门限电压。
全文摘要
本发明是一种光电液位仪的处理电路的设计方法。它包括供电电源、可调电源、红外发光管阵列、发光管控制单元、红外接收管阵列、多路模拟开关、A/D转换器和处理器，其特征是处理器分别与发光管控制单元、多路模拟开关和可调电源导通，处理器和多路模拟开关的输出端通过A/D转换器导通；发光管控制单元的输出端与红外发光管阵列的输入端每条支路都导通，红外发光管阵列连接可调电源；多路模拟开关的输入端与红外接收管阵列的输出端每条支路都导通。该电路低功耗、供电范围宽，对传感器数据有超强纠错能力，并提高仪表工作性能，增强仪表可靠性。
文档编号G01F23/292GK102494738SQ20111041160
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者周勤建, 崔静静, 李文杰, 杜冠华, 陈建文 申请人:西安福安创意咨询有限责任公司