一种雷达物位计的制作方法

1.本实用新型涉及雷达物位计技术领域，尤其是涉及一种雷达物位计。


背景技术：

2.雷达物位计是为物位测量仪表市场上的主流产品，主要分为雷达物位计和导波雷达物位计，采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常，波束能量低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量。适用于粉尘、温度、压力变化大，有惰性气体及蒸汽存在的场合。雷达物位计对人体及环境均无伤害，还具有不受介质比重的影响，不受介电常数变化的影响，不需要现场校调等优点，不论是对工业需要，还是对顾客经济实惠的考虑，都是不错的选择。
3.现有的雷达物位计在接受或释放电流信号时，在长距离测量或反馈时，测量数据和结果容易受到干扰，从而影响到测量结果的准确度，同时现有的雷达物位计在电路设计方面，没有设置一些保护电路元件，安全性差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种雷达物位计，以解决现有技术中不适合长距离传输信号，抗干扰能力弱，电路安全性差的技术问题。
5.本实用新型提供一种雷达物位计，包括显示模块、单片机、运放模块、电源模块和信号输出模块，所述单片机的两个输出引脚分别连接显示模块和信号输出模块的输入引脚，所述电源模块的输出引脚分别连接单片机、运放模块和信号输出模块的输入引脚，所述运放模块的输出引脚连接单片机的输入引脚。
6.进一步，所述电源模块包括电流源con2、第一气体放电管、第二气体放电管、第三气体放电管、肖特基二极管d1、电容c1、电容c5、电感圈l1、电容c88、电容c8和两根接地线gnd，所述电流源con2的引脚1和引脚2分别连接整个电源模块的负极和正极，所述引脚2分别连接第一气体放电管、第二气体放电管和肖特基二极管d1的正极，所述引脚1依次连接第一气体放电管、第三气体放电管、电容c1、电容c5、电容c8和负极输出线，所述第一气体放电管与电流源con2并联，所述肖特基二极管d1的负极依次连接电容c1、电容c5、电感圈l1、电容c8和正极输出线，所述电感圈l1的引脚1连接电容c5且引脚2连接电容c8，所述电容c88与电容c8并联。
7.进一步，所述信号输出模块包括第一芯片、第二芯片、电源、iout输出模块、耦合电容c1、电容c2、电容c3、外部带通滤波器和两个钳位二极管，所述第一芯片的hart_out引脚经过耦合电容c1连接到第二芯片的cap2引脚，所述第一芯片的hart_out引脚调制解调器输出调制4ma至20ma模拟电流，所述第一芯片的ref引脚和acp_ip引脚均连接外部带通滤波器，所述外部带通滤波器含150kω电阻，所述150kω电阻另一端连接第二芯片的iout引脚，所述iout输出模块依次连接18ω电阻和第二芯片的iout引脚且之间连接配有24v瞬态电压抑制器tvs，所述接地线经过钳位二极管连接到iout引脚，所述iout引脚经过钳位二极管连
接第二芯片的avdd引脚和cap1引脚，所述avdd引脚和cap1引脚经过电容c3连接，所述cap2引脚经过电容c2连接avdd引脚，所述电源连接avdd引脚，所述电源和avdd引脚连接配有36v瞬态电压抑制器tvs，所述电源和avdd引脚之间并联设有10μf电容和0.1μf电容且10μf电容的负极连接0.1μf电容，所述10μf电容和0.1μf电容之间连接设有接地线，所述24v瞬态电压抑制器tvs和36v瞬态电压抑制器tvs的另一端均设有接地线。
8.进一步，所述外部带通滤波器包括1μf电容、300pf电容、150pf电容、150kω电阻、两个1.2mω电阻和三个接地线，所述第一芯片的ref引脚经过1.2mω电阻连接adc_ip引脚，所述1μf电容一端连接在ref引脚和1.2mω电阻之间且另一端连接接地线，另一个所述1.2mω电阻一端连接在adc_ip引脚与1.2mω电阻之间且另一端连接接地线，所述300pf电容的一端连接adc_ip引脚和两个1.2mω电阻，所述300pf电容的另一端分别连接150kω电阻和150pf电容的一端，所述150pf电容的另一端连接接地线，所述150kω电阻的另一端和电容c1的另一端连接到hart网络。
9.与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：
10.其一，本雷达物位计通过设有的hart、4
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20ma模块，使用hart、4
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20ma电流信号输出，不容易受外界的干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米，适合长距离传输信号、抗干扰能力强。
11.其二，本雷达物位计的电源模块设有过压保护、防反接保护和防浪涌保护电器元件，提高了本雷达物位计电路的安全性。
12.其三，本雷达物位计采用了d5700与ad5420两款芯片，使得通信更加安全可靠。
13.其四，本雷达物位计中的第一芯片部分电路采用150kω电阻的外部带通滤波器(将hart信号施加到acp_ip)，这样可以将电流限制在足够低水平，以满足本质安全要求,这种情况下，输入端具有更高的瞬态电压保护功能，因此即使在要求最苛刻的工业环境中，也无需额外的保护电路，这样避免使用保护电路及元件，可以节省了安装空间和成本，缩小了体积，非常的方便。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型的模块结构示意图；
16.图2为本实用新型的信号输出模块的电路原理图；
17.图3为本实用新型中第一芯片的部分电路原理图。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨
在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。
20.基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.下面结合图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种雷达物位计，包括显示模块(型号：lcd)、单片机、运放模块、电源模块和信号输出模块(型号：hart、4
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20ma)，单片机的两个输出引脚分别连接显示模块(型号：lcd)和信号输出模块(型号：hart、4
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20ma)的输入引脚，电源模块的输出引脚分别连接单片机、运放模块和信号输出模块(型号：hart、4
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20ma)的输入引脚，运放模块的输出引脚连接单片机的输入引脚，这样使用hart、4
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20ma电流信号输出，不容易受外界的干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米，可以完成对被测物距离的测量以及显示测量距离、故障报警、配置界面等信息。
24.电源模块包括电流源con2、第一气体放电管(型号：sg75)、第二气体放电管(型号：2rk)、第三气体放电管(型号：2rk)、肖特基二极管d1(型号：1n5408)、电容c1(型号：330uf50v)、电容c5(型号：4.7uf50v)、电感圈l1(型号：15uh)、电容c8(型号：4.7uf50v)8(型号：0.1uf50v)、电容c8(型号：4.7uf50v)和两根接地线gnd，电流源con2的引脚1和引脚2分别连接整个电源模块的负极和正极，引脚2分别连接第一气体放电管(型号：sg75)、第二气体放电管(型号：2rk)和肖特基二极管d1(型号：1n5408)的正极，这样可以使用第一气体放电管(型号：sg75)用于抑制电源瞬态高压对于后续电路的击穿，从而做到过压保护，同时肖特基二极管d1(型号：1n5408)可以用于电源电路的防反接保护，引脚1依次连接第一气体放电管(型号：sg75)、第三气体放电管(型号：2rk)、电容c1(型号：330uf50v)、电容c5(型号：4.7uf50v)、电容c8(型号：4.7uf50v)和负极输出线，第二气体放电管(型号：2rk)和第三气体放电管(型号：2rk)可以用于电源电路的防浪涌保护，第一气体放电管(型号：sg75)与电流源con2并联，肖特基二极管d1(型号：1n5408)的负极依次连接电容c1(型号：330uf50v)、电容c5(型号：4.7uf50v)、电感圈l1(型号：15uh)、电容c8(型号：4.7uf50v)和正极输出线，电感圈l1(型号：15uh)的引脚1连接电容c5(型号：4.7uf50v)且引脚2连接电容c8(型号：4.7uf50v)，电容c8(型号：4.7uf50v)8(型号：0.1uf50v)与电容c8(型号：4.7uf50v)并联。
25.hart、4
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20ma模块包括第一芯片(型号：ad5700)、第二芯片(型号：ad5420)、电源(型号：24v)、iout输出模块、耦合电容c1(型号：2.2mf)、电容c2(型号：22mf)、电容c3、外部带通滤波器和两个钳位二极管，第一芯片(型号：ad5700)的hart_out引脚经过耦合电容c1
(型号：2.2mf)连接到第二芯片(型号：ad5420)的cap2引脚，第一芯片(型号：ad5700)的hart_out引脚调制解调器输出调制4ma至20ma模拟电流，不会影响该电流的直流电平，第一芯片(型号：ad5700)的ref引脚和acp_ip引脚均连接外部带通滤波器，外部带通滤波器含150kω电阻，150kω电阻另一端连接第二芯片(型号：ad5420)的iout引脚，iout输出模块依次连接18ω电阻和第二芯片(型号：ad5420)的iout引脚且之间连接配有24v瞬态电压抑制器tvs，接地线经过钳位二极管连接到iout引脚，iout引脚经过钳位二极管连接第二芯片(型号：ad5420)的avdd引脚和cap1引脚，avdd引脚和cap1引脚经过电容c3连接，cap2引脚经过电容c2(型号：22mf)连接avdd引脚，电源(型号：24v)连接avdd引脚，电源(型号：24v)和avdd引脚连接配有36v瞬态电压抑制器tvs，电源(型号：24v)和avdd引脚之间并联设有10μf电容和0.1μf电容且10μf电容的负极连接0.1μf电容，10μf电容和0.1μf电容之间连接设有接地线，24v瞬态电压抑制器tvs和36v瞬态电压抑制器tvs的另一端均设有接地线，iout引脚和电源(型号：24v)连接上均配有瞬态电压抑制器(tvs)，以提供瞬态过压保护，两个钳位二极管可以提供进一步的保护，外部带通滤波器可以将电流限制在足够低水平，使得本电路无需额外的保护电路，hart、4
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20ma模块采用ad5700与ad5420两款芯片，使得通信更加安全可靠，此电路符合hart通信基金会定义的hart物理层规范。
26.外部带通滤波器包括1μf电容、300pf电容、150pf电容、150kω电阻、两个1.2mω电阻和三个接地线，第一芯片(型号：ad5700)的ref引脚经过1.2mω电阻连接adc_ip引脚，1μf电容一端连接在ref引脚和1.2mω电阻之间且另一端连接接地线，另一个1.2mω电阻一端连接在adc_ip引脚与1.2mω电阻之间且另一端连接接地线，300pf电容的一端连接adc_ip引脚和两个1.2mω电阻，300pf电容的另一端分别连接150kω电阻和150pf电容的一端，150pf电容的另一端连接接地线，150kω电阻的另一端和电容c1(型号：330uf50v)的另一端连接到hart网络，外部带通滤波器(将hart信号施加到acp_ip)可以将电流限制在足够低水平，以满足本质安全要求，这种情况下，输入端具有更高的瞬态电压保护功能，因此即使在要求最苛刻的工业环境中，也无需额外的保护电路。
27.工作原理：本雷达物位计用于测量0.35
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50米范围内的被测物，以hart、4
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20ma输出，单片机通过i
2 c配置显示模块，能够显示测量距离、故障报警等信息，显示模块上的按键可进行界面设置。该雷达物位计由电源板、基带板与射频板组成，电源板上电源模块将电源电压24v转为6v为射频板供电，6v转3.3v为单片机、运放模块、hart、4
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20ma模块显示模块(型号：lcd)供电；通过射频板雷达发送与接收电磁信号，然后由基带板上运放模块对射频板中频信号进行滤波、放大，再由单片机对放大后的中频信号进行分析处理，判断被测物的距离；信号输出模块(型号：hart、4
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20ma)：用4ma表示0.35米距离，用20ma表示50米距离，低于4ma或高于20ma信号用于各种故障的报警；显示模块(型号：lcd)：单片机通过spi接口配置参数，显示测量距离、故障报警、配置界面等信息。
28.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。