温度测量单元6还与控制和模式寄存器10连接，所述数 据逻辑处理器7还与顺序ALU单元8和结果和状态寄存器9连接，所述的结果和状态寄存 器9和控制和模式寄存器10均与微处理器接口单元11的输入端连接，所述微处理器接口 单元11的输出端与微控制器单元2输入端连接，所述微控制器单元2的输出端与通讯或输 出单元3的输入端连接，且其内还设有8位数据总线、4位控制线和地址锁存线。
[0025] 本实施例中所述电容测量单元4由感应电容43、参考电容44、第一电阻45、模拟开 关46、开关电源47和控制模块48,所述感应电容43和参考电容44均与第一电阻45连接 形成一个低通滤波器，所述模拟开关46设于两第一电阻45之间，且所述的第一电阻45、模 拟开关46和开关电源47均与控制模块48连接，所述的控制模块48由时间数字转换器、可 编时序装置和三极管构成。
[0026] 本实施例中所述TDC测量单元5由数值寄存器51、动态计数器52、非门电路53、时 钟分频器54、锁相单元55和标定单元构成，其中，所述的时钟分频器54、锁相单元55和标 定单元构成数据预处理器56,所述的数值寄存器51和动态计数器52均与非门电路53连 接，且所述非门电路53中的非门个数决定了 START信号和STOP信号之间的时间间隔。
[0027] 本实施例中所述的温度测量单元6由电阻、电容、高速CMOS器件和温度传感器构 成，所述电阻并联于电路中，所述电容的两端分别与电阻和接地开关连接，所述高速CMOS 器件设于两电阻之间。
[0028] 本实施例中所述的补偿电路其提供了高精度和低offset和超低增益漂移，所述 的感应电容43、参考电容44都接地，它们分别得由一个模拟选择器选择通过一个电容放 电。模拟选择器是由PS21芯片控制，只有2个电容可以进行相互比较；另外C-Al端口管脚 部再被使用可以接到地。在该芯片中额外的特殊电路和数学算法对于内部寄生电容进行补 偿，这个寄生电容不仅包括了芯片上的寄生电容同时包括在模拟开关电路中所有元件寄生 电容的补偿，经过综合补偿后电容式物位计的综合测量精度达到千分之一以上，从而更好 的满足使用者的需求。
[0029] 本实施例中一种基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计，其具体的生产工艺流 程如下：
[0030] (1):首先根据客户的需求，做出生产通知单，其中包括工程单、工艺单、电路图和 材料单；
[0031] (2):生产部门根据接收到的通知单领取所需的材料，并对领取的材料进行清点；
[0032] (3):待确认材料无缺少后，对所应用的电子元件(如感应电容43、参考电容44、第 一电阻45、模拟开关46、开关电源47等）进行检测，与此同时，对机械结构件也进行检验；
[0033] (4):待电子元件和机械结构件都确认没有问题后，开始将电子元件焊接到电路板 上，并对结构件进行组装；
[0034] (5):待结构件组装完成后，开始对电路板和结构件进行定位和控制组装，至此整 个基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计组装完成；
[0035] (6):然后对数字传感单元1、微控制器单元2、通讯或输出单元3中的功能及配件 进行测试；
[0036] (7):待上步骤中测试没有问题后，对电容测量单元4、TDC测量单元5、温度测量单 元6、数据逻辑处理器7、顺序ALU单元8、结果和状态寄存器9、控制和模式寄存器10、微处 理器接口单元11、补偿电路、微控制器单元2和通讯或输出单元3进行分别校验；
[0037] (8):然后对整个基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计依次进行电磁兼容试 验，通电老化试验，高温试验，低温试验和综合检验；
[0038] (9):在上一步骤中的各个试验和检验过程中，一旦发现任何问题，都将返回至第 五步中对电路板和结构件进行定位和控制组装，对该基于TDC芯片技术的数字化电容式物 位计进行返修，且返修结束后，再次进行各个检验；
[0039] ( 10):在最终的综合检验确认没有问题后，对该产品进行包装；
[0040] (11):最后对包装好的产品进行出货即可。
[0041] 实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用 新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要 求所限定的范围。
【主权项】
1. 一种基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计，其特征在于：包括：数字传感单元 (1)、微控制器单元（2)、通讯或输出单元（3)和机械结构件，所述数字传感单元（1)、微控 制器单元（2)和通讯或输出单元（3)均设于机械结构件中，其中，所述的数字传感单元（1) 包括由电容测量单元（4)、TDC测量单元（5)、温度测量单元（6)、数据逻辑处理器（7)、顺序 ALU单元（8 )、结果和状态寄存器（9 )、控制和模式寄存器（10 )、微处理器接口单元（11)和补 偿电路构成，所述的电容测量单元（4)由RLC测量单元（41)和RLC计数器（42)构成，所述 的RLC测量单元（41)与TDC测量单元（5)连接，所述RLC计数器（42)的两端分别与TDC测 量单元（5 )和顺序ALU单元（8 )连接，所述TDC测量单元（5 )与温度测量单元（6 )和数据逻 辑处理器（7 )，所述温度测量单元（6 )还与控制和模式寄存器（10 )连接，所述数据逻辑处理 器（7)还与顺序ALU单元（8)和结果和状态寄存器（9)连接，所述的结果和状态寄存器（9) 和控制和模式寄存器（10)均与微处理器接口单元（11)的输入端连接，所述微处理器接口 单元（11)的输出端与微控制器单元（2)输入端连接，所述微控制器单元（2)的输出端与通 讯或输出单元（3)的输入端连接，且其内还设有8位数据总线、4位控制线和地址锁存线。2. 根据权利要求1所述的一种基于IDC芯片技术的数字化电容式物位计，其特征在于： 所述电容测量单元（4)由感应电容（43)、参考电容（44)、第一电阻（45)、模拟开关（46)、开 关电源（47)和控制模块（48)，所述感应电容（43)和参考电容（44)均与第一电阻（45)连 接形成一个低通滤波器，所述模拟开关（46)设于两第一电阻（45)之间，且所述的第一电阻 (45)、模拟开关（46)和开关电源（47)均与控制模块（48)连接，所述的控制模块（48)由时 间数字转换器、可编时序装置和三极管构成。3. 根据权利要求1所述的一种基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计，其特征在 于：所述TDC测量单元（5)由数值寄存器（51 )、动态计数器（52)、非门电路（53)、时钟分频 器（54)、锁相单元（55)和标定单元构成，其中，所述的时钟分频器（54)、锁相单元（55)和标 定单元构成数据于处理器（56)，所述的数值寄存器（51)和动态计数器（52)均与非门电路 (53)连接，且所述非门电路（53)中的非门个数决定了START信号和STOP信号之间的时间 间隔。4. 根据权利要求1所述的一种基于IDC芯片技术的数字化电容式物位计，其特征在于： 所述的温度测量单元（6)由电阻、电容、高速CMOS器件和温度传感器构成，所述电阻并联 于电路中，所述电容的两端分别与电阻和接地开关连接，所述高速CMOS器件设于两电阻之 间。5. 根据权利要求1所述的一种基于IDC芯片技术的数字化电容式物位计，其特征在于： 所述的机械结构件由壳体和结构件构成，所述的结构件设于壳体上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计，包括：数字传感单元、微控制器单元、通讯或输出单元和机械结构件，所述数字传感单元、微控制器单元和通讯或输出单元均设于机械结构件中，本实用新型所述的基于TDC芯片技术的数字化电容式物位计，通过将TDC测量单元与数据逻辑处理器连接，通过数字化TDC应用信号通过内逻辑门的延迟时间来高精度的测量时间间隔，通过简单的电路结构和特殊的电路板布线方法使芯片可以非常精确的重新建构信号通过逻辑门数，其最高精度取决于芯片的最大逻辑门延迟时间，比传统的模拟电路测量电容的方法分辨率提高了1000个数量级以上，抗干扰能力提高了10倍以上，从而很好的解决了抗强辐射干扰等问题，更好的满足了客户的需求。
【IPC分类】G01F23/26
【公开号】CN204902951
【申请号】CN201520502783
【发明人】陈林, 闵心怡, 巢利锋
【申请人】淮安伟岸自控设备有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月13日