专利名称：超声波测量及控制液位的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动、精确测量及控制小容器内液位的装置，属容器内液体高度自动测量及控制装置领域。
背景技术：
在快速成型(Rapid Prototyping and Manufacturing，简称RPM或RP)技术领域，采用光固化工艺制作高精度零件时，保持树脂槽内的树脂液面精确地稳定在某一设定高度是保证制作高精度零件的条件之一。目前，保证树脂液面稳定在某一固定高度的方法一般是采用半导体激光器发射激光束测量液面的高度，如测量的高度与设定的高度不符，则驱动电机添加树脂或排放多余的树脂。此种方法的缺点在于由于使用的树脂是对于某段光谱的光线特别敏感的光敏树脂，而一般这些光谱都比较宽，所以比较容易引起光敏树脂的固化，从而不利于树脂的成型。
发明内容
技术问题本实用新型的目的在于提供一种能够将采集的信号实时转变为电信号，能提供微型计算机计算出容器内的精确液位，并通过电机及供液泵进行精确控制的一种超声波测量及控制液位的装置。
技术方案本实用新型的超声波测量及控制液位的装置，由超声波发射器、超声波接收器、微型计算机、电机、供液泵、液晶屏组成，其中超声波发射器安装在容器的上方位置，超声波接收器安装在与超声波发射器处于同一水平面的容器的上方位置，超声波发射器通过超声波发射器接口与微型计算机相接，超声波接收器通过超声波接收器接口与微型计算机相接，微型计算机的输出端分别接供液泵电机、液晶屏，供液泵的出口接至容器内。超声波发射器与超声波接收器距离容器内预定液面之间的距离小于400mm。微处理器的“PB.0”口通过信号处理电路经超声波发射器接口和电阻R1接功率开关管IRF120，功率开关IRF120的源极接超声波发射器。超声波接收器中，起信号隔离作用的二极管、起信号保护作用的二极管相串联后，起信号隔离作用的二极管的负极接起运算放大作用的放大器的输入端，起运算放大作用的放大器的输出端再经限流电阻R5接光电隔离器的输入端，光电隔离器的输出端通过超声波接收器接口接微型计算机的PA.0端口。
超声波发射器安装在容器的角落处的上方位置，超声波经液面反射后由安装在与超声波接收器处于同一水平面的超声波接收器接收，并经微型计算机处理后，根据从发射超声波到接收超声波的时间差、超声波发射器距容器内底部的距离及超声波在空气中的传播速度，精确计算并显示出容器内液位的高度及容积，并把该高度值与实际所要求的液面高度相比较，如超出误差允许的范围，则驱动电机控制供液泵，及时地添加或排放液体。
有益效果该超声波液位自动控制装置与现有技术相比具有以下优点1.能实现小容器内、小区域范围内的液位实时、自动、精确地测量及控制；2.能精确计算并显示出小容器内的液体的高度、容积、重量等参数；3.成本低、体积小、安装方便、测量精度高；4.响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量；5.非接触测量，性能稳定可靠，对液体的物理化学性质的适应性极强；6.闭环控制回路以保证液位的实时、精确控制。
图1是该装置的结构示意图，其中包括超声波发射器111、超声波发射器接口118、超声波接收器112、超声波接收器接口117、供液泵113、供液泵电机114、液晶屏115、微型计算机116。
图2是超声波发射器111的电路原理图；图3是超声波接收器112的电路原理图；图4是微型计算机116、超声波接收器接口117、超声波发射器接口118的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型的超声波测量及控制液位的装置，由超声波发射器、超声波接收器、微型计算机、电机、供液泵、液晶屏组成，其中超声波发射器111安装在容器2的上方位置，超声波接收器112安装在与超声波发射器111处于同一水平面的容器2的上方位置，超声波发射器111通过超声波发射器接口118与微型计算机116相接，超声波接收器112通过超声波接收器接口117与微型计算机116相接，微型计算机116的输出端分别接供液泵电机114、液晶屏115，供液泵113的出口接至容器2内。
超声波发射器111与超声波接收器112距离容器2内预定液面之间的距离小于400mm。其结构见附图1。
1)超声波发射电路超声波发射器111与超声波发射器接口118电路图如附图2所示。微处理器116的“PB.0”口通过信号处理电路经超声波发射器接口118和电阻R1接功率开关管IRF120，功率开关管IRF120的源极接超声波发射器111。微处理器116由PB.0口发出的信号经电阻R1(2.7K)、功率开关管IRF120变换后，由超声波发射器111发射高频的方波信号。
2)超声波接收器112电路超声波接收器112与超声波接收器接口117电路图如附图3所示。超声波接收器112中，起信号隔离作用的二极管D1、起信号保护作用的二极管D2相串联后，起信号隔离作用的二极管D1的负极接起运算放大作用的放大器A1的输入端，起运算放大作用的放大器A1的输出端再经限流电阻R5接光电隔离器TIL117的输入端，光电隔离器TIL117的输出端通过超声波接收器接口117接微型计算机116的PA.0端口。接收探头接收到超声波的反射信号后，感应出交流电信号，经起信号隔离作用的二极管D1、起信号保护作用的二极管D2及起运算放大作用的放大器A1后，再经光电隔离器TIL117的隔离保护后，输出到微型计算机116的PA.0端口即超声波接收器接口117。
3)微型计算机116及接口电路微型计算机116及接口电路如附图4所示。采用微处理器116(型号MC68HC908GP32)作为微型计算机，发射超声波时，经“PB.0”口，经反向驱动器“75452”、光电隔离器“TIL113”后，产生脉冲信号给超声波发射器接口118；当超声波接收器接收到超声波信号后，通过超声波接收器接口117返回给微型计算机116的端口PA.0；经微型计算机116计算后与设定的液面高度相比较，如超出误差允许的范围，则经过微型计算机116的端口PB.1输出信号，再经反向驱动器“75452”、光电隔离器“TIL113”后，控制电机114，驱动供液泵113添加或排放液体到容器中；微型计算机116把计算的结果通过锁存器“HC574”输出到液晶屏115上。
权利要求1.一种超声波测量及控制液位的装置，由超声波发射器、超声波接收器、微型计算机、电机、供液泵、液晶屏组成，其特征在于超声波发射器(111)安装在容器(2)的上方位置，超声波接收器(112)安装在与超声波发射器(111)处于同一水平面的容器(2)的上方位置，超声波发射器(111)通过超声波发射器接口(118)与微型计算机(116)相接，超声波接收器(112)通过超声波接收器接口(117)与微型计算机(116)相接，微型计算机(116)的输出端分别接供液泵电机(114)、液晶屏(115)，供液泵(113)的出口接至容器(2)内。
2.根据权利要求1所述的超声波测量及控制液位的装置，其特征在于超声波发射器(111)与超声波接收器(112)距离容器(2)内预定液面之间的距离小于400mm。
3.根据权利要求1所述的超声波测量及控制液位的装置，其特征在于微处理器(116)的“PB.0”口通过信号处理电路经超声波发射器接口(118)和电阻(R1)接功率开关管(IRF120)，功率开关管(IRF120)的源极接超声波发射器(111)。4.根据权利要求1所述的超声波测量及控制液位的装置，其特征在于超声波接收器(112)中，起信号隔离作用的二极管(D1)、起信号保护作用的二极管(D2)相串联后，起信号隔离作用的二极管(D1)的负极接起运算放大作用的放大器(A1)的输入端，起运算放大作用的放大器(A1)的输出端再经限流电阻R5接光电隔离器(TIL117)的输入端，光电隔离器(TIL117)的输出端通过超声波接收器接口(117)接微型计算机(116)的PA.0端口。
专利摘要超声波测量及控制液位的装置涉及一种自动、精确测量及控制小容器内液位的装置，超声波发射器(111)安装在容器(2)的上方位置，超声波接收器(112)安装在与超声波发射器(111)处于同一水平面的容器(2)的上方位置，超声波发射器(111)通过超声波发射器接口(118)与微型计算机(116)相接，超声波接收器(112)通过超声波接收器接口(117)与微型计算机(116)相接，微型计算机(116)的输出端分别接供液泵电机(114)、液晶屏(115)，供液泵(113)的出口接至容器(2)内。该控制装置是通过测量超声波传感器与容器内的液面之间的波动信号，经微型计算机处理，再通过继电器控制电机，驱动供液泵工作，以精确地添加或排放液体。
文档编号G01F23/28GK2786680SQ200520070858
公开日2006年6月7日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者朱珍瑛, 周卿, 杨继全 申请人:南京师范大学