專利名稱：時分復用多通道的電接點液位檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，用于電接點液位測
量中對電極的檢測和保護領域。
背景技術：
現(xiàn)有的電接點液位檢測電路中，一般給電極供電的電源采用直流或工頻低壓交 流，持續(xù)通電，電接點有水判斷電路用三極管等電子器件組成，通過檢測通過電極的電流來 判斷電極是否被液體浸沒。當電極被浸沒后，對電極的持續(xù)通電會使電極很快被電解腐蝕 和極化并失去作用。 某些檢測電路利用單片機控制，利用正反脈沖對具有公共電極的電接點電極進行 檢測并去極化，利用通過電極的電流驅動光隔等來判斷電極是否被液體浸沒，減少了電極 的腐蝕，但是產(chǎn)生的正反脈沖由于公共電極的存在和電路本身的結構，造成正反脈沖的不 對稱，仍然存在著極化腐蝕，并且適用范圍受到所測液體電導率限制。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，能夠減少
電接點液位探頭電極通電電解極化腐蝕，提高測量電極的使用壽命，實現(xiàn)對多路電接點電
極的掃描檢測，并能夠適用于不同介質(zhì)的液體測量。 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是 該一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路包括電源電路、脈沖電路、電接點 測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路；單 片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機 輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相 連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連。 單片機電路發(fā)出控制指令給電接點測量通道選擇電路，在一個檢測周期內(nèi)電接點 測量通道選擇電路依次選擇待測液位電接點，每次選擇一路，控制脈沖電路在電接點液位 電極上施加對稱的正負脈沖。施加脈沖時，多通道電接點信號檢測電路將檢測電阻上的電 壓與預置比較參考電壓進行比較，比較結果送至單片機。單片機接收后，判斷電極是否被液 體浸沒，并將結果送至輸出電路，輸出電路將單片機的輸出轉變?yōu)榻狱c信號，送至顯示控制 電路進行顯示和控制。 一個檢測周期內(nèi)一路電接點檢測完畢后，接著進行下一路電接點的 檢測，如此循環(huán)，全部通道液位電接點檢測完畢后，接著進入下一個檢測周期，即可完成對 多路電接點液位的檢測。 本實用新型的有益效果利用時分復用技術，極大地減少了電接點電極通電時間， 采用單片機控制的脈沖瞬時測量電路，可有效保證通過電極正負電流的對稱性，使普通測 量電極防腐性能得到大幅度提高，使用壽命大大延長。本電路還可以方便的根據(jù)所測液體 電導率調(diào)整量程，只需一個電接點信號檢測電路即可實現(xiàn)對多路電接點電極的檢測，利用電壓比較檢測技術，測量精度高。
圖1是本實用新型硬件原理框圖。 圖2是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式本實用新型可實現(xiàn)對8路液位測量電接點的信號檢測。電路中分別為VDD和其地 VSS， VCC和其地VEE，根據(jù)本電路，VDD = 5V， VCC = IOV，其中VCC用于電接點電極的檢測 脈沖電路部分，VI V16為光電隔離器，這里采用TPL521，其輸入側1、2、3、4引腳如圖所 示串聯(lián)，圖中引腳4接至電接點測量通道選擇電路中譯碼器U2、 U3的輸出端。電阻Ral Ral6為光電隔離器VI V16輸入端的限流電阻，限流電阻的一端與電源VDD相連，另一端 與光電隔離器的引腳l相連。VD1 VD32為小型二極管，這里采用1N4148，如圖示分別接 在光電隔離器V1 V16輸出引腳5和引腳7處，起抑制干擾作用。各光電隔離器輸出引腳 5經(jīng)過小型二極管后并接，再與多通道電接點信號檢測電路的輸入端——檢測電阻R1的引 腳1相連。SW1 SW8為待測液位電接點，A、B分別為各液位電接點的兩極。光電隔離器2 個一組，分別對應一個待測液位電接點，以V1、V2為例，V1的引腳7經(jīng)小型二極管后與電接 點SW1的一極B相連，并與V2的引腳6相連；V2的引腳7經(jīng)小型二極管后與電接點SW1的 另一極A相連，并與V1的引腳6相連。 電接點測量通道選擇電路部分，U2、U3為3-8譯碼器，這里選用54LS138, C3、C4為 電源濾波電容。U2、U3的輸入端A、B、C 口即引腳1、2、3，分別與單片機U1的RB1、RB2、RB3 口即引腳22、23、24相連。U2的使能端E3 口即引腳6，與單片機U1的RA2 口即引腳4相連， U3的使能端E3 口即引腳6，與單片機Ul的RA5 口即引腳7相連。U2的輸出端Y0 Y7 (對 應引腳分別為15、14、13、12、11、10、9、7)，分別連接光電隔離器V1、V3、V5、V7、V9、V11、V13、 V15的引腳4。 U3的輸出端Y0 Y7(對應引腳分別為15、 14、 13、 12、 11、 10、9、7)，分別連接 V2、V4、V6、V8、 V10、V12、V14、 V16的引腳4。 多通道電接點信號檢測電路部分，U4為運算放大器，這里采用LM158，U5為光電隔 離器。Rl為檢測電阻，這里取值為20K。 R2與Cl、 C2組成阻容低通濾波器，用于過濾雜波 干擾分量。量程檔選擇電阻R4、 R5、 R6 —端接電源VCC，另外一端分別接Rxl、 Rx2、 Rx3，分 別對應不同電導率的液體介質(zhì)，這里可對三種不同電導率的液體設定三個量程，根據(jù)實際 需要可以更換相應電阻改變量程或增加量程選擇檔數(shù)。Rxl、 Rx2、 Rx3為可變電阻網(wǎng)絡，可 以通過變阻器或電阻串、并聯(lián)等方式實現(xiàn)，用于補償電接點信號檢測電路產(chǎn)生的電壓誤差。 JP1、JP2、JP3為不同量程選擇用的跳線開關，每次選擇其中一個，選擇時應使量程檔選擇電 阻的阻值大于待測液體電阻阻值。R3為分壓電阻，這里選取與檢測電阻R1相同的阻值20K， R3的一端接電源負端VEE，一端接跳線開關并與U4的引腳2相連，該點的電壓作為比較器 預置比較參考電壓VEF。 U4的輸出端引腳1與單片機RB0 口即引腳21相連。 輸出電路部分，01、02、03、04為光電隔離器，01、 02、 03、 04的引腳8、6均與VCC 相連，01、02、03、04的引腳7、5與顯示控制電路相連。Rbl Rb8為限流電阻。Rbl、Rb2 — 端與01的引腳1、3相連，另一與VDD相連；Rb3、Rb4 —端與02的引腳1、3相連，另一與VDD 4相連；Rb5、Rb6 —端與03的引腳1、3相連，另一與VDD相連；Rb7、Rb8 —端與04的引腳1、
3相連，另一與VDD相連。01的引腳2、4與單片機的RC0、 RC1 口即引腳11、 12相連；02的
引腳2、4與單片機的RC2、RC3 口即引腳13、14相連；03的引腳2、4與單片機的RC4、RC5 口
即引腳15、 16相連；04的引腳2、4與單片機的RC6、RC7 口即引腳17、18相連。 顯示控制電路可任意選用常規(guī)電路，如經(jīng)三極管放大后驅動繼電器等，將輸出電
路送過來的接點導通信號轉換為顯示及控制信號。 單片機電路部分，U1為本實用新型采用的單片機PIC18F258，U1的引腳20接電源 VDD，引腳8、19接電源地VSS ;引腳1、9、10、27、28所接電容、晶振、插座、電阻、二極管等器 件組成單片機輔助電路，用于為單片機提供時鐘信號以及單片機程序的輸入及調(diào)試。Ul的 引腳4、7分別與U2、 U3的使能端引腳6相連；U1的引腳22、23、24分別與U2、 U3的輸入端 引腳1、2、3相連；U1的引腳21與U4的輸出端引腳l相連；U1的引腳11、12、13、14、15、16、 17、18與輸出電路相連。 本實用新型的工作過程及原理，其中l(wèi)表示高電平，O表示低電平單片機U1按程 序將RA2、RA5 口初始狀態(tài)均置為0，U2、U3的使能端口 E3為0，使端口 Y0 Y7為1。與U2、 U3的YO 口相連的脈沖電路部分的光電隔離器V1、V2的引腳4也是高電平，所以V1和V2的 輸出端均處于截止狀態(tài)，電流不導通。接著單片機程序先將RB1、RB2、RB3 口都置0，經(jīng)3-8 譯碼器U2、U3后譯碼后選擇輸出端口為YO 口。單片機U1接著將RA2 口置1即高電平，U2 使能端E3有效，其YO端口由高電平狀態(tài)轉變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，與之相連的VI的引腳4也為 低電平，V1輸出端均導通，電壓從VCC經(jīng)V1的引腳8、7，小型二極管VD1到達電接點SW1的 電極B處，此時V2輸出端均截止。 若電接點SW1的電極A、B間沒有液體，則從電接點SW1的電極A、B到檢測電阻Rl 的回路沒有電流，R1的引腳1處的待測電壓VIN為0，經(jīng)U4組成的比較器與VEF比較后，比 較器U4的輸出端引腳1的電壓輸出低電平，該結果送至U1的RBO 口，單片機U1判斷SW1 不導通，RCO 口輸出高電平，對應輸出電路的光電隔離器Ol的輸入引腳1、2和對應輸出引 腳8、7均截止，接點不導通。 若電接點SW1的電極A、 B間有液體，則電流從電接點SW1的電極B經(jīng)液體到達電 極A，再經(jīng)過V1的引腳6、5，經(jīng)過小型二極管VD2沿回路到達檢測電阻R1，經(jīng)R1到達電源的 負端VEE， Rl的引腳1處的待測電壓VIN，經(jīng)U4組成的比較器與VEF比較，當VIN大于VEF 時，比較器U4的輸出端引腳1的電壓輸出高電平，該結果經(jīng)光電隔離器U5轉換后送至Ul 的RBO 口，單片機U1判斷SW1導通，RCO 口輸出低電平，對應輸出電路的光電隔離器Ol的 輸入引腳1、2和對應輸出引腳8、7導通，接點導通。 接著單片機U1將RA2 口置0，再將RA5 口置1，U2使能端E3低，其YO端口由低電 平狀態(tài)轉變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，與之相連的VI的引腳4也為高電平，VI輸出端均截止。而U3使 能端E3有效，其YO端口由高電平狀態(tài)轉變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，與之相連的V2的引腳4也為低 電平，V2輸出端均導通，電壓從VCC經(jīng)V2的引腳8、7，小型二極管VD3到達電接點SW1的電 極A處，此時VI輸出端均截止。電流從電接點SW1的電極A經(jīng)液體到達電極B，再經(jīng)過V2 的引腳6、5，經(jīng)過小型二極管VD4沿回路到達檢測電阻Rl，經(jīng)Rl到達電源負端VEE， Rl的引 腳1處的待測電壓VIN，經(jīng)U4組成的比較器與VEF比較，當VIN大于VEF時，比較器U4的輸 出端引腳l的電壓輸出高電平，該結果經(jīng)光電隔離器U5轉換后送至U1的RBO 口，單片機U1判斷SW1導通，RC0 口輸出低電平，對應輸出電路的光電隔離器Ol的輸入引腳1、2和對應 輸出引腳8、7導通，接點導通。同時電流從電極A流向電極B，與之前電流從電極B流向電 極A方向相反，大小相等。兩個電流時間通過單片機程序設定成一致并且都控制在毫秒級， 這種正負對稱脈沖電流就在檢測電接點通斷的同時較好的完成了去極化過程，并且減少了 電極檢測時的通電時間，減少了電極材料的腐蝕。 在對電接點SW1檢測完成后，程序將單片機Ul的RA2、 RA5 口置0， U2、 U3的使能 端口E3為低電平，其輸出端口Y0 Y7為均為1。光電隔離器V1、V2輸出端均截止。接著 單片機程序將RB1 口置1、RB2、RB3 口置0，經(jīng)3_8譯碼器U2、 U3后譯碼后選擇輸出端口為 Yl 口。重復上述過程，完成對電接點SW2的檢測。同理接下來完成對電接點SW3 SW8的 檢測。 對于兩路電接點檢測之間的時間間隔，可以根據(jù)測量需要，在滿足測量需要的情 況下加大間隔時間，同樣可以減少被液體浸沒的電極的通電時間，減少電極的腐蝕。 循環(huán)重復上述過程，即可完成對8路電接點液位的信號檢測。
權利要求一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路，包括電源電路、脈沖電路、電接點測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路；其特征在于單片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連，單片機電路發(fā)出控制指令給電接點測量通道選擇電路，在一個檢測周期內(nèi)電接點測量通道選擇電路依次選擇待測液位電接點，每次選擇一路，控制脈沖電路在電接點液位電極上施加對稱的正負脈沖，施加脈沖時多通道電接點信號檢測電路將檢測電阻上的電壓與預置比較參考電壓進行比較，比較結果送至單片機，單片機接收后判斷電極是否被液體浸沒，并將結果送至輸出電路，輸出電路將單片機的輸出轉變?yōu)榻狱c信號，送至顯示控制電路進行顯示和控制，一個檢測周期內(nèi)一路電接點檢測完畢后，接著進行下一路電接點的檢測，如此循環(huán)，全部通道液位電接點檢測完畢后，接著進入下一個檢測周期，即可完成對多路電接點液位的檢測。
專利摘要本實用新型公開一種時分復用多通道的電接點液位檢測電路包括電源電路、脈沖電路、電接點測量通道選擇電路、多通道電接點信號檢測電路、單片機電路、輸出電路、顯示控制電路；單片機電路輸出端分別與電接點測量通道選擇電路、輸出電路、顯示控制電路相連；單片機輸入端與多通道電接點信號檢測電路輸出端相連；電接點測量通道選擇電路與脈沖電路相連；脈沖電路與電接點的電極連接組成回路，與多通道電接點信號檢測電路輸入端相連。本實用新型利用時分復用技術，減少了電接點電極通電時間，采用單片機控制的脈沖瞬時測量電路，有效保證通過電極正負電流的對稱性，利用電壓比較檢測技術，測量精度高。
文檔編號G01F23/22GK201517936SQ200920216490
公開日2010年6月30日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權日2009年9月17日
發(fā)明者萬嵩, 孫建華, 徐斌, 高煉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所