专利名称：液位控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液位控制装置。
技术背景现在经常使用的液位检测、控制方法有以下两大类1、 干簧管式、电极式、浮球式的点位检测控制 此类点位检测液位控制设备一般只能检测和控制容器内的液位上限、下限两点或几点的点位，不能显示液位高度、数值，因而存在 着不能检测实时液位变化的不足，现在水塔、水箱容器中的液位控制 中常用，但耐腐蚀性差、故障率较高。2、 压差式、压力式等传感器检测控制此类液位检测采用传感器采集电信号，然后经过电子电路处理转 换成可直接显示液位高度的数字显示，并可通过驱动或控制电控阀或 水泵调整液位的高度。这种检测液位高度具有准确性、可读性、可控 性，并具有远传控制，为工业控制中常用的一种检测控制方法，但缺 点是传感器需放在容器中，待测液体的腐蚀性对传感器的要求很高， 在强酸强碱(如浓盐酸、浓硫酸、液碱等强电解质)溶液中根本无法 使用，因此传感器类液位控制器的使用场合、可靠性及使用寿命受到 很大限制，而且造价也较高。 发明内容本实用新型的目的是克服上述不足问题，提供一种液位控制器， 结构简单，精度高，检测方法简单，安装方便，使用范围广。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是液位控制器，
其主机盒体上装有接线端子，盒体上带有显示器，盒体内装有主电路 板，主电路板上集成有电容电压转换电路、电压电流转换电路，控制 电路及电源电路，电容电压转换电路输入端接液位测量电容极板，输 出端接电压电流转换电路，电压电流转换电路放大信号并转换后一路 接控制电路， 一路接显示器，稳压电源电路分别接通电容电压转换电 路、电压电流转换电路及显示器电路并提供电源。所述液位测量电容极板为一根或两根包敷绝缘介质的导线。 所述电容电压转换电路为采用双时基电路，其中一个时基电路 IG与电位器W,、电阻R,、电容d组成振荡器电路，输出固定脉冲宽 度脉冲给电容测量电路，另一个时基电路IG与电阻Rx、液位电容Cx组成单稳态触发器电路，时基电路ICB输出经附加R3G积分网络完成电容电压转换，转换成电压后接通电压电流转换电路。所述电压电流转换电路为两级负反馈放大电路， 一级放大器A, 是接收电容电压转换电路的电压信号放大后送到第二级放大器A2第 二级放大，第二级放大器A2接有调零电位器W2并调零，经第二级放 大器A2放大的电压信号驱动达林顿管T3使电流放大后将电流信号一 路输入至显示器，另一路输入到控制电路。所述控制电路为采用独立的上下限阙值双比较器电路，比较器 A3输入Vi后与比较器A3连接的电位器W4上的给定电压比较，比较 器A3接三级管T1经，三级管T1接继电器J1，比较器A4输入Vi后 与比较器A4连接的电位器W3给定电压比较，比较器A4接三级管T2， 三级管T2接继电器J2。所述稳压电源为整流稳压电路，采用15V供电，采用全桥块和稳 压块等集成电路，并带有滤波电路，经整流稳压输出12VDC直流电压 接通电容电压转换电路、电压电流转换电路和控制电路，另一路9VAC 供电经整流稳压输出5VDC直流电压接通显示器。本实用新型结构简单，采用1根包敷绝缘介质的导线作为一个极
板、导线通过重锤双馈垂立在被测试容器中没有裸露的部分，容器中 的导电性液位(接地式与地之间有交流通路的)做为电容的另一个极 板。由于导线直径(表面积)和绝缘介质厚度是均匀的，所以随液位 升降，正对表面积(即电容量)成比例变化。如容器不是导电体，需 在容器中插一个包敷绝缘介质的导线，做为另一极板。这个道理如同 我们常用的电解电容器一样，对于同一种介质绝缘层，随着液位升降， 电容量正比升降的关系在物理学实验中已得到验证。本实用新型有效运用物理学的实验中电容量与液位高度的关系， 采取了使用电容式传感器进行液位检测的解决方案。检测方法简单， 安装方便，使用范围广，无手动部件，耐腐蚀，可以检测测量浓盐酸， 浓硫酸，液碱等强电解质溶液的液位，能连续测量精确的测量。特别 适用于各种酸碱计量罐、储罐、水箱、污水池等有腐蚀性的液体测量。
-图l为本实用新型外观图。图2为图1中A-A视图。 图3为图1中B-B视图。 图4为本实用新型电路框图。 图5为本实用新型电路图。
具体实施方式
如图1-3所示的液位控制器，其主机盒体8上装有接线端子9， 盒体上带有显示器7，盒体内装有主电路板IO，主电路板上集成有电 容电压转换电路2、电压电流转换电路3，控制电路4及稳压电源电 路6，如图4所示电容电压转换电路输入端接液位测量电容1，输出端接电压电流转换电路，电压电流转换电路放大信号并转换后一路接 控制电路， 一路接显示器电路5，稳压电源分别接通电容电压转换电路、电压电流转换电路及显示器电路并给上述电路提供电源。液位测量电容极板采用一根包敷绝缘介质的导线，导线穿过接线
端子与电容电压转换电路接通，导线通过重锤双馈垂立在被测试容器 中没有裸露的部分，容器中的导电性液位(接地式与地之间有交流通 路的)做为电容的另一个极板。由于导线直径(表面积)和绝缘介质 厚度是均匀的，所以随液位升降，正对表面积(即电容量)成比例变 化。如果容器不是导电体，需在容器中插一个包敷绝缘介质的导线， 做为另一极板。电容电压转换电路如图5所示采用双时基电路7556，其中ICA 与(W,+R,)、 C,组成振荡器电路，输出固定脉冲宽度脉冲〔t' 1. 1(W^R》d〕给电容测量电路。另一个时基电路IU与RXCX (分布电 容、液面与电极电容传输导线间电容之和)组成单稳态触发器电路附 加R3G积分网络形成频率"~~"电压转换。单稳态触发器输出脉冲宽度 与外接RxG成正比例关系，如Rx为定值，Cx容量不同则输出脉冲宽度 也不同，利用这种原理可测量电容的数值(也就测出电介质液面的高 度)。单稳输出脉宽tw在整个测量范围内应小于时钟脉冲周期时间( RxCx《(W,+R》d )。所述电压电流转换电路如图5所示，为两级负反馈放大电路，A, 是把前端测量电路弱小电压信号放大送到A2第二级放大并调零，W2 是调零电位器。经A2放大的电压信号(Q""5V之司)驱动达林顿管使电流 放大到(MOmA国际标准远传传送信号(R,.是外接负载电阻，如不需要 远传必须短接R.两端)，使0-10mA电流信号经过数字表头显示液位高 度值。所述控制电路如图5所示，为采用双比较器的原理把上、下限的 阀值电压分开。A3比较器把输入Vi与W4电位上给定电压比较，驱 动Tl经Jl开、关，本系统Jl为上限控制继电器，W4上限给定值的 调节。当达到给定值Tl导通红灯D3亮。A4比较器把输入Vi与W3 电位器给定电压比较，驱动T2控制J2开、关，本系统J2为下限控制。所述显示器为输入0-10mA国际标准传送信号，输出0-2000mm或
0-5000mm数值来显示液位高度(根据量程要求定(5000,或2000mm 高度)T3输出0-10mA国际标准远传信号(R.是外接负载电阻，如不 需远传必须短接R,.两端)a， b两端输出0-10mA送给数显表头显示高 度，如不需现场显示，a，b须短接。所述稳压电源电路如图5所示为整流稳压电路，采用15V供电， 经整流稳压12VDC。为保证电压的稳定性，采用全桥块和稳压块等集 成电路，并带有滤波电路，使输出直流电压平滑、稳定、可靠。12VDC 供本系统测量、转换、控制电路。显示表头用5VDC电源供电。
权利要求1、液位控制器，其特征是主机盒体(8)上装有接线端子(9)，盒体上带有显示器(7)，盒体内装有主电路板(10)，主电路板上集成有电容电压转换电路(2)、电压电流转换电路(3)，控制电路(4)及电源电路(6)，电容电压转换电路输入端接液位测量电容电路(1)，输出端接电压电流转换电路，电压电流转换电路放大信号并转换后一路接控制电路，一路接显示器，电源电路分别接通电容电压转换电路、电压电流转换电路及显示器电路(5)并提供电源。
2、 根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是液位测量电 容为一根或两根包敷绝缘介质的导线作为极板。
3、 根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是电容电压转换电路为采用双时基电路，其中一个时基电路(ICA)与电位器(W,)、电阻(R》、电容(C,)组成振荡器电路，输出固定脉冲宽度脉冲给电 容测量电路，另一个时基电路(ICb)与电阻(Rx)、液位电容(Cx) 组成单稳态触发器电路，时基电路(ICB)输出经附加(R:,C2)积分网 络完成电容电压转换，转换成电压后接通电压电流转换电路。
4、 根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是电压电流转 换电路为两级负反馈放大电路， 一级放大器(A》是接收电容电压转 换电路的电压信号放大后送到第二级放大器(A2)第二级放大，第二 级放大器(A2)接有调零电位器W2并调零，经第二级放大器(A》放 大的电压信号驱动达林顿管(T:i)使电流放大后将电流信号一路输入 至显示器，另一路输入到控制电路。
5、 根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是控制电路为 采用独立的上下限阙值双比较器电路，比较器(A3)输入电压(Vi) 后与比较器(A3)连接的电位器(W4)上的给定电压比较，比较器(A3) 接三级管(Tl)经，三级管(Tl)接继电器(Jl)，比较器(A4)输 入电压(Vi)后与比较器(A4)连接的电位器(W3)给定电压比较， 比较器(A4)接三级管(T2)，三级管(T2)接继电器(J2)。
6、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是电压电路为 整流稳压电路，采用15V供电，采用全桥块和稳压块集成电路，并带 有滤波电路，经整流稳压输出12VDC直流电压接通电容电压转换电 路、电压电流转换电路和控制电路，经整流稳压输出5VDC直流电压 接通显示器。
专利摘要本实用新型涉及液位控制装置。液位控制器，其主机盒体上装有接线端子，盒体上带有显示器，盒体内装有主电路板，主电路板上集成有电容电压转换电路、电压电流转换电路，控制电路及电源电路，电容电压转换电路输入端接液位测量电容极板，输出端接电压电流转换电路，电压电流转换电路放大信号并转换后一路接控制电路，一路接显示器，稳压电源电路分别接通电容电压转换电路、电压电流转换电路及显示器电路并提供电源。本实用新型结构简单，有效运用物理学的实验中电容量与液位高度的关系，检测方法简单，安装方便，使用范围广，特别适用于各种酸碱计量罐等有腐蚀性的液体测量。
文档编号G05D9/00GK201035414SQ200720011789
公开日2008年3月12日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者姜善铭 申请人:姜善铭