专利名称：脉冲电容式水位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水位测量仪器。
目前，国内使用的电容式水位仪，其电路部分以模拟电路为主，水位的变化转化为电容的变化，电容的变化转化为电流的变化；因而，调制信号的频率、幅度，整流二极管的压降，放大倍数等因素会影响测量精度，这些因素受温度的影响较大，温度补偿较困难；整机电路的安装调试工作量大，温漂不好控制。且由于电路中含有模拟放大电路、模数转换电路等，要求分量程进行调试，限制了仪器的测量范围。
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种大量程、低温漂的新型水位测量仪器。
本实用新型包括传感元件、显示装置、信号源，其特征在于还包括两路结构与元件对应相同的脉冲展宽电路，两路脉冲展宽电路一端并联于信号源，另一端分别与显示装置相联接，其中一路与传感元件联接。
本实用新型数字电容式水位仪所述的脉冲展宽电路，采用微积分型脉冲展宽电路，或非门串联电容C1、电阻R1、非门构成微分电路，电阻R2与电容C2并联后串联一二极管构成积分电路，积分电路一端接与或非门，另一端与非门联接。
本实用新型脉冲电容式水位仪所述的信号源是由14位二进制串行计数器的振荡部分的10端与11端之间接上石英晶体构成晶体振荡器，再串联两片十进制计数器组成的脉冲信号源。
本实用新型脉冲电容式水位仪所述的显示装置是由四片四级十进制计数器联接四片译码驱动器及显示器组成。
本实用新型脉冲电容式水位仪还可以在四片四级十进制计数器上联接数字编码器。并在异地装有数字解码、译码驱动、显示数字装置，编码器将测量数据转换成音频脉冲串，经过数据选择器等控制元件，可适时送入电话通迅网；数据解码器和异地电话机联接，话机拨号查询，测量数据便可显示在异地显示器上，实现异地显示。
本实用新型的设计思路是这样的晶体振荡器输出的脉冲经两片十进制计数器计数和脉冲进位，获得占空比为1∶99的脉冲波；采用两路结构与元件对应相同的脉冲展宽电路，获得温度补偿；由于输出脉冲展宽电路的脉冲具有很大的占空比，给脉冲展宽留下很大的余地，因而仪器的测量范围很大；选用普通带屏蔽层的射频电缆为传感元件，电缆浸于水中，屏蔽层与水绝缘，水位仪的地线接入水中，屏蔽层接入一路脉冲展宽电路中，作为电容正极，水为电容负极，传感器与电容等效，电缆浸水长度与电容的电容量成正比。水位的变化转化为电容的变化，电容的变化转化为脉冲波宽度的变化。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果测试范围广，量程大，且分辨率不变，精度基本不变；电路有良好的温度自动补偿功能，温漂很低；仪器直接输出二进制码，不配模数转器就可与电脑及其它控制设备联接；优化电路，大部分元件为标准集成块，调整方法简单。因此，仪器生产成本低，组织生产简单。
结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述附
图1、本实用新型原理框图；附图2、本实用新型实施例的电路图；附图3、本实用新型实施例的微积分型脉冲展宽电路图；附图4、本实用新型实施例的微积分型脉冲展宽电路波形图；附图5、本实用新型实施例的数据编码发送电路图；附图6、本实用新型实施例的数据接收与解码电路如附图1、附图2所示、C04060为二进制串行计数器，计数器振荡部分的10端与11端之间接上4.5MHz石英晶体，构成晶体振荡器，产生频率为4.5MHz的脉冲波，经分频后，由014端引出经14次二分之一分频后的低频脉冲波，再经两片C040192十进制计数器计数和脉冲进位，由Qcb端输出占空比为1∶99的脉冲波，即脉冲展宽电路所需的输入脉冲波。
结合附图3、附图4，两个脉冲展宽电路为结构、元件相同的微积分型电路，或非门C04001串联电容C1、电阻R1、非门C04069构成微分电路，输出脉冲宽度Vb取决于V1输入到电容充电达到阀值电压Vtr的时间，在Vtr＝Vdd/2的情况下，Tw＝0.69RC。电阻R2与电容C2并联后串联一二极管0构成积分电路，积分电路一端接与或非门C04001，另一端和非门C04069联接；当非门C04069输出为高电平时，经二极管，E点的电平在极短的时间里也呈高电平(电容C2快速充电)；当非门C04069输出为低点平时，二极管截止，C2通过R2放电，E点电位降低，当C04001的输入端电位随之降低到Vtr(E)时，C04001输出反转为高电平。
传感器的等效电容Ct与一路脉冲展宽电路中的电容C2并联，脉冲波V1经过该展宽电路后得到的脉冲输出V0；电容C1、 C2、电阻R1、R2都是电路的定时元件，R1为仪器的调零电阻，R2为校刻度电阻。输出脉冲宽度为twtw＝t1＋t2≈0.69(R1C1＋R2C2)忽略元件参数特性的离散性，温度变化所引起的tw变化对两路脉冲展宽电路是等效的，即，不考虑传感器，不论温度高低，两路脉冲展宽电路的脉冲宽度保持相等。
四片C04518计数器、四片C014543译码驱动器、显示器组成显示装置；四片4518构成四级十进制计数器，其计数脉冲由石英晶体振荡器产生并经C04060分频得来。含有传感器的脉冲展宽电路的输出脉冲送往四片C04518计数器的CP端，只有当该脉冲出现时计数器才进行计数；另一脉冲展宽电路的输出脉冲送往四片CO4518计数器的清零端(CR端)，当脉冲出现时计数器实行清零操作。两路脉冲同时出现时，计数器数出传感器的等效电容所产生的脉冲宽度，计算结果即为电缆浸水部分的长度，经过四片C014543译码驱动器，其计算结果显示在显示器上。
根据需要，在附图2的电路中再接一套数据编码发送，并在异地设置相应的数据接收与解码装置，实现异地显示。如附图5数据编码发送电路图所示，IC5、IC6、IC7、IC8为四片V05026数字编码器，其数据输入端口10端至13端分别与附图2中的计数器C04518的数据输出端口(A、B、C、O)联接，其17端为编码输出端，选好Rf的值而使编码信号为音频信号，适合于电话线路上传输；编码输出端接在数据选择器IC1上，数据选择器的S端接附图2的译码驱动的C014543的B1端，Q1、Q2接计数器输出端，输出端W接有光电耦合器G0311，通过开关K1-1接有音调振铃电路IC2和触发器IC4等构成的定时器；T，R与测量地的电话机并联。
如附图6所示，光电耦合器C0311的Ts端接查询地电话机，另一端接有IC9、IC10、IC11、IC12四个解码器VC5027，解码器上均接有译码驱动器C014543及显示器。
使用时，从查询地的电话机拨号，拨通测量地的电话时，振铃信号通入IC2的1端，8端便输出电话铃信号，触发IC4等构成的定时器；每一次振铃信号到来，就给三极管30C21定时导通，即K1-1、k2-2定时转至摘机的位置，此时，编码信号为音频信号输入电话线路。查询地电话机接收到音频信号后送入Ts端，经C0311送入各解码器，由解码器送往译码驱动器，由显示器显示测量数据。
权利要求1.一种脉冲电容式水位仪包括传感元件、显示装置、信号源，其特征在于还包括两路结构与元件对应相同的脉冲展宽电路，两路脉冲展宽电路一端并联于信号源，另一端分别与显示装置相联接，其中一路含有传感元件。
2.根据权利要求1所述的脉冲电容式水位仪，其特征在于所述的脉冲展宽电路，采用微积分型脉冲展宽电路，或非门串联电容C1、电阻R1、非门构成微分电路，电阻R2与电容C2并联后串联一二极管构成积分电路，积分电路一端接于或非门，另一端于非门联接。
3.根据权利要求1所述的脉冲电容式水位仪，其特征在于所述的信号源是由14位二进制串行计数器的振荡部分的10端与11端之间接上石英晶体构成晶体振荡器，再串联两片十进制计数器组成的脉冲信号源。
4.根据权利要求1所述的脉冲电容式水位仪，其特征在于所述的显示装置是由四片四级十进制计数器联接四片译码驱动器及显示器组成。
5.根据权利要求1或4所述的脉冲电容式水位仪，其特征在于可以在四片四级十进制计数器上联接数字编码器，经数据选择器等元件与电话线路联接，在异地装有相应的数字解码、译码驱动、显示数字等装置，并且和电话机联接。
专利摘要本实用新型公开了一种脉冲电容式水位仪，它是由脉冲信号源、脉冲展宽电路、传感元件、显示装置构成。由于该仪器采取了两元件对应相同的脉冲展宽电路，使仪器具有良好的温度自动补偿功能，温漂很低；且测量范围广，量程大。根据需要，该仪器还可以接有数字编码发送装置和相应的数字接收与解码装置，实现异地显示。
文档编号G01F23/26GK2228224SQ9520117
公开日1996年5月29日 申请日期1995年2月22日 优先权日1995年2月22日
发明者林恩典 申请人:林恩典