专利名称：数字液位指示变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字液位指示变送器，适用于贮液罐内液位精确测量，测量值既可就地显示，又可信号远传。
中国实用新型专利公报CN2067401U公告了一种数字液位计，它包括滑轮、滑轮带动的码盘、一端连接浮子另一端通过滑轮连接平衡器的带子。平衡器可以是重锤也可以是发条机构，码盘上有一条环形码道，对准码道安装两光电发讯元件以获取计数信号。这种数字液位计具有结构简单、数字显示的优点，精度达0.5级。但它还不具备二线制电流变送电路，不能用于需信号远传的场合。此外，当贮液罐内液位变化如液位上升时，滑轮连接浮子的测量带长度缩短自重减轻，滑轮另一侧连接重锤的测量带长度伸长自重增加，这两者都将带来测量误差；即使用发条机构替代重锤，浮子一侧测量带自重变化引起的误差仍不能消除，同时发条机构的磨擦阻力和力矩的变化还会引进新的误差，以致测量精度难以进一步提高。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、量程宽、精度高、具有就地数字显示和信号可二线制4－20mA传输的液位变送器。
为完成上述目的所采用的技术方案是本实用新型由电传感器、数显变送器和悬挂式浮子导向机构三大部分组成，传感器安装在贮罐顶部，通过电缆与安装在便于观察位置的数显变送器连接，悬挂式浮子导向机构悬吊在传感器底端。
传感器包括带针计数轮、磁隔离耦合器、码盘、一端悬吊浮子另一端绕过带针计数轮缠绕在收带盘上的穿孔测量钢带、向收带盘提供收紧力矩的恒力弹簧等部分。码盘上有五个同心的环形码道，采用五码元格雷码编码，在同一矢经上对准每一码道安置一触丝组成触丝组，从码盘上读取信号并通过电缆将该信号输送到数显变送器；数显变送由D／A转换二线制4－20mA变送电路和由该变送电路供电的译码计数显示电路组成。译码计数显示电路采用CMOS逻辑电路。D／A转换型二线制4－20mA变送电路两端可调稳流源(IC1、Ro)、电压基准(IC2)、单片R－2R网络D／A集成块(IC3)、反馈控制放大器(IC4)、等电位隔离放大器(IC5)和采样电阻(R1)所组成，采用等电位隔离技术控制电流的流向，调零和调满相互独立和使反馈电阻RF与R－2R网络得到最佳匹配等措施保证D／A转换系数，提高电路的温度稳定性。
悬挂式浮子导向机构用插销或螺钉悬挂在传感器底部。
本实用新型实施例结合附图作详细描述
图1为本实用新型三大部分连接示意图2为传感器原理示意图；图3为D／A转换型二线制4－20mA变送电路原理图；图4为悬挂式浮子导向机构结构示意图。
本实用新型如图1所示，由传感器(1)、数显变送器(2)和悬挂式浮子导向机构(3)组成。传感器(1)安装在罐顶，通过电缆与安装在便于观察位置上的数显变送器(2)相连接，悬挂式浮子导向机构(3)悬吊在传感器(1)的底部。
图(2)为传感器(1)原理示意图。由图可见传感器(1)包括带针计数轮(6)，通过磁隔离耦合器(7)带动的码盘(8)，一端悬吊浮子(4)绳索另一端绕过带针计数轮(6)缠绕在收带盘(11)上和穿孔测量钢带(5)，向收带盘(11)提供收紧力矩的恒力弹簧(10)，从码盘读取码盘信号的触丝组(9)。磁隔离耦合器(7)由两块平行带磁钢圆板组成，其中一块圆板位于密封的码盘盒中直接与码盘(8)相连，另一块在码盘盒外与带针计数轮(6)相连，两块圆板透过码盘吸牢同步旋转。码盘(8)由五个同心环形码道组成，对准每一码道设置一根触丝，所有触丝位于同一矢径位置上组成触丝组(9)读取码盘信号。码盘信号用电缆输送到数显变送器(2)。码盘用五码元格雷编码，码盘分成200格，液位每变动1mm码盘转过一格，依据格雷码真值表用CMOS逻辑电路从码盘信号中译出十进制液位值的个位数，按个位数从0变9时退位，9变0时进位的规则，用逻辑电路产生进、退位脉冲，用一双时钟可逆计数器对这些脉冲计数获得液位值的高位数。
本设计的优点是1、特殊设计的恒力弹簧(10)，其输出力矩自动补偿穿孔测量钢带(5)伸出长度自重变化及收带力矩力臂长度变化，使得作用在浮子上的净拉力变化量足够小，以提高仪表的精度；2、采用触丝组读取码盘信号，耗用功率极微，可以用二线制4－20mA变送电路供电，码盘五码元格雷码编码，读码稳定可靠分辨率高。
数显变送器(2)由带视窗的密封外壳、译码计数显示电路和D／A转换型二线制4－20mA变送电路组成。D／A转换二线制4－20mA变送路如图3所示，它包括电压基准IC1(CD1403)和可调电阻Ro构成的二端可调稳流源，电压基准IC2(CD1403)、单片R－2R网络D／A集成IC3(AD7520)、运算放大器IC4(LM138)、晶体管BG1，采样电阻R1和反馈电阻RF构成的并联电流负反馈放大器，运算放大器IC5(LM318)构成的11电压放大器和向计译码计数显示电路供电端子等部分。IC3的VREF端与IC2的输出端相连获得基准电压，IC3的Io1端与IC4的同相输入端相连把与数字量D成比例的有效电流输入到并联电流负反馈放大器。IC4的输出端与BG1的基极相连，IC4的反相输入端与BG1的发射极相连通到R1的正端构成本电路的零电位点。IC5的同相输入端与零电位点相连，IC5的反相输入端与输出端相连构成本电路的等效零电位点。IC2的GND端、IC3的GND端和Io2端，以及译码计数显示电路供电负端都与等效零电位点相连，IC2、IC3、IC4、IC5的VDD端和译码计数显示电路供电正端都接到可调两端稳流源的负端，采样电阻R1的负端接到IC3的REF端，可调电阻Ro并联在IC1的输出端和GND端之间。
本电路设计的优点是1、等效零电位与零电位点电位相同却相互隔离，译码计数显示电路和其它器件耗用的电流都流入等效零电位点，不再流经采样电阻R1，不影响D／A转换系数；2、采样电阻R1的负端接到IC3的REF端，经IC3内部的反馈电阻RF与IC4的同相输入端相连，这样反馈电阻RF与R－2R网络都是IC3的内部器件，可以得到最佳匹配，从而大大降低电路的温度漂移，稳定性可达0.01％FS／℃。
3、可调电阻Ro并联在电压基准IC1的输出端和GND端之间构成两端可调稳流源，改变Ro可对电路调零，不受调满影响，一次调整即可校准电路。
图4为悬挂式浮子导向机构结构示意图，由图可见所述的导向机构(3)包括带套筒(16)的横梁(13)，一端套住横梁(13)另一端穿过浮子(4)上的导向孔(17)套住重锤(15)的两根平行钢带(14)。套筒(16)套住传感器(1)底部的导向管(12)的底端，用插销或螺钉固定。
本导向机构的设计优点是安装维修方便，不需要在贮罐上焊接结构件，甚至可在贮罐内贮有液体情况下不间断生产过程进行安装。
权利要求1.一种贮液罐内液位测量用的数字液位指示变送器由浮子、测量带、平衡机构、码盘、和数字显示电路组成，其特征在于安装在贮液罐顶的传感器(1)通过电缆与安装在便于观察场所的数显变送器(2)相连，悬挂式浮子导向机构(3)安装在传感器(1)底部导向管(12)底端；a.传感器(1)包括带针计数轮(6)，通过磁隔离耦合器(7)带动的码盘(8)，穿孔测量钢带(5)一端悬吊浮子(4)，另一端绕过带针计数轮(6)缠绕在收带盘(11)上，收带盘(11)与恒力弹簧(10)相连，码盘(8)上有五个同心的环形码道，采用五码元格雷码编码，在同一矢径上对准每一码道安置一触丝组成触丝组(9)；b.数显变送器(2)由D/A转换型二线制4-20mA变送电路和由所述的变送电路供电的译码计数显示电路组成，D/A转换二线制4-20mA变送电路包括电压基准IC1和可调电阻R0构成的二端可调稳流源，电压基准IC2、单片R-2R网络D/A集成块IC3、运算放大器IC4、晶体管BG1采样电阻R1和反馈电阻RF构成的并联电流负反馈放大器，运算放大器IC5构成的1∶1电压放大器，向译码计数显示电路供电端子等部分，IC3的VREF端与IC2的输出端相连，IC3的Io1端与IC4的同相输入端相连，IC4的输出端与BG1的基极相连，IC4的反相输入端与BG1的发射极和R1正端相连组成本电路的零电位点，IC5的同相输入端与零电位点相连，IC5的反相输入端与输出端相连构成本电路的等效零电位点，IC2的GND端、IC3的GND端和I02端，以及译码计数显示电路供电负端都与等效零电位点相连，IC2、IC3、IC4、IC5的VDO端和译码计数显示电路供电正端都与可调两端稳流源的负端相连，采样电阻R1的负端接到IC3的REF端，可调电阻Ro并联在IC1的输出端和GND端之间；c.悬挂式浮子导向机构(3)包括带套筒(16)的横梁(13)，一端套住横梁(13)另一端穿过浮子(4)上的导向孔(17)套住重锤(15)的两根平行钢带(14)，套筒(16)套住传感器(1)底部的导向管(12)的底端，用插销或螺钉固定。
专利摘要本实用新型由传感器(1)，数显变送器(2)和悬挂式浮子导向机构(3)组成，传感器(1)安装在贮液罐顶，通过电缆与安装在便于观察场所的数显变送器(2)相连，悬挂式浮子导向机构悬吊在传感器(1)底部导向管(12)的底端，用插销或螺钉固定。本实用新型可用于贮液罐内液位的精确测量，量程范围宽、测量精度高，测量值既可就地数字显示，也可信号二线制4—20mA远传。
文档编号G01F23/40GK2128001SQ9221569
公开日1993年3月10日 申请日期1992年6月15日 优先权日1992年6月15日
发明者赵信, 戴林龙, 朱唯善 申请人:上海自动化仪表五厂