專利名稱：一種usb2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及物位測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
物位是指存儲(chǔ)容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉狀或顆粒狀固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置，由于各種物料的性質(zhì)千差萬(wàn)別，生產(chǎn)中的工況差別很大，物位測(cè)量的方法也很多。具體而言，測(cè)量塊狀、 顆粒狀和粉料等固體物料堆積高度或表面的儀表稱為料位計(jì)；測(cè)量罐、塔和槽等容器內(nèi)液體高度，或液面位置的儀表稱為液位計(jì)，又稱液面計(jì)；測(cè)量容器中兩種互不溶解液體或固體與液體相界面位置的儀表稱為界面計(jì)。在社會(huì)生產(chǎn)中，物位測(cè)量?jī)x中物位的測(cè)量是施工過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。物位測(cè)量?jī)x表是測(cè)量液態(tài)和粉粒狀的材料的界面和裝載高度的工業(yè)自動(dòng)化儀表。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種USB2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x。儀表由信號(hào)調(diào)整板、信號(hào)測(cè)量板、電源板和外殼等組成，采用二線制24V標(biāo)準(zhǔn)電源供電，4-20mA 恒流源輸出與測(cè)量數(shù)據(jù)的USB接口輸出，響應(yīng)時(shí)間可調(diào)。該物位儀電路主要包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生電路、測(cè)量電橋電路、電橋輸出信號(hào)放大電路、輸出信號(hào)調(diào)整電路、4-20mA恒流輸出電路、斬波脈沖發(fā)生電路、測(cè)量信號(hào)斬波電路，USB2. 0輸出接口電路，電源電路等組成。該測(cè)量?jī)x可用于對(duì)石油儲(chǔ)罐、油井、污水以及其它具有連續(xù)物位要求的測(cè)量。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是采用一種新的傳感器結(jié)構(gòu)-五層同心結(jié)構(gòu)。中心探桿與屏蔽層之間沒(méi)有電勢(shì)差，即使傳感器上掛料阻抗較小，也不會(huì)有電流流過(guò)，電子儀器測(cè)量的僅僅是從傳感器中心到對(duì)面罐壁的電流，因?yàn)槠帘螌幽茏璧K電流沿傳感器返回流向容器壁，因而對(duì)地電流只能經(jīng)傳感器末端通過(guò)被測(cè)物料到對(duì)面容器壁。雖然屏蔽層與容器壁之間存在電勢(shì)差，兩者之間有電流流過(guò)，但該電流不被測(cè)量，不影響測(cè)量結(jié)果。這樣就將測(cè)量端保護(hù)起來(lái)，不受掛料的影響。只有容器中的物料確實(shí)上升接觸到中心探桿時(shí)，通過(guò)被測(cè)物料，中心探桿與地之間才能形成被測(cè)電流，儀器檢測(cè)到該電流，產(chǎn)生有效輸出信號(hào)；所采用的核心處理器為芯片LPC2132，芯片LPC2132是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16位 ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，并帶有64kB嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器，128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，較小的封裝和極低的功耗使芯片LPC2132可理想地用于小型系統(tǒng)中；寬范圍的串行通信接口和片內(nèi)1 字節(jié)的 SRAM,多個(gè)32位定時(shí)器、1個(gè)10位8路ADC、10位DAC、PWM通道和47個(gè)GPIO以及多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用了射頻導(dǎo)納技術(shù)，引入了除電容以外的測(cè)量參量，尤其是電阻參量，使得儀表測(cè)量信號(hào)信噪比上升，大幅度地提高了儀表的分辨力、準(zhǔn)確性和可靠性；測(cè)量參量的多樣性與輸出接口的多樣性也有力地拓展了儀表的應(yīng)用領(lǐng)域。[0007]本實(shí)用新型的一種USB2. 0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x包括Ul部分、U2部分、 U3部分、U4部分、TO部分和TOl部分、T02部分、LCD顯示接口部分，Ul部分、U2部分、U3部分、U4部分和U5部分相互連接構(gòu)成射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的信號(hào)處理與數(shù)據(jù)輸出接口電路， 變壓器T02部分與U4部分相互連接構(gòu)成射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的測(cè)量部分輸出，變壓器TOl 部分對(duì)射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行隔離、放大與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量輸入部分；Ul 部分以芯片LPC2132為主，完成輸入信號(hào)的采集處理、IXD顯示信號(hào)輸出和測(cè)量控制信號(hào)的輸出；U2部分以芯片F(xiàn)M25L04為主，為4Kb的鐵電存儲(chǔ)器串行內(nèi)存，完成測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ’U3部分為芯片USB20C，完成存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的USB2.0接口輸出；U4部分以芯片SD5001為主，是四N溝道橫向DMOS模擬開關(guān)，完成信號(hào)的開關(guān)切換，U5部分以芯片DH4-20為主，完成4-40mA電流輸出；其中，具體電路連接如下芯片LPC2132 (Ul 部分)芯片LPC2132的第1引腳至第3引腳懸空；芯片LPC2132的第4引腳連接到LCD 的第6引腳；芯片LPC2132的第5引腳懸空；芯片LPC2132的第6引腳接地；芯片LPC2132 的第7引腳連接到電容C501和電感L2的一端，電容C501的另一端接地，電感L02的另一端接電源；芯片LPC2132的第8引腳連接到IXD的第5引腳；芯片LPC2132的第9引腳連接到芯片DH4-20的第1引腳；芯片LPC2132的第10引腳懸空；芯片LPC2132的第11引腳連接到芯片SD5001的第9引腳和第16引腳；芯片LPC2132的第12引腳連接到LCD的第4 引腳；芯片LPC2132的第13引腳和第14引腳懸空；芯片LPC2132的第15引腳連接到芯片 USB20C的第3引腳；芯片LPC2132的第16引腳連接到LCD的第3引腳；芯片LPC2132的第 17引腳懸空；芯片LPC2132的第18引腳接地；芯片LPC2132的第19引腳連接到IXD的第 18引腳；芯片LPC2132的第20引腳懸空；芯片LPC2132的第21引腳連接到LCD的第17引腳；芯片LPC2132的第22引腳懸空；芯片LPC2132的第22引腳接電源；芯片LPC2132的第 24引腳連接到電阻ROl的一端，電阻ROl的另一端接地；芯片LPC2132的第25引腳接地； 芯片LPC2132的第26引腳懸空；芯片LPC2132的第27引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳 ’芯片LPC2132的第28引腳懸空；芯片LPC2132的第29引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第2 引腳；芯片LPC2132的第30引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳；芯片LPC2132的第31引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳；芯片LPC2132的第32引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第3 引腳；芯片LPC2132的第33引腳連接到芯片USB20C的第16引腳；芯片LPC2132的第34引腳連接到芯片USB20C的第17引腳；芯片LPC2132的第35引腳連接到芯片USB20C的第18 引腳；芯片LPC2132的第36引腳連接到LCD的第10引腳；芯片LPC2132的第37引腳連接到芯片USB20C的第19引腳；芯片LPC2132的第38引腳連接到芯片USB20C的第22引腳； 芯片LPC2132的第39引腳連接到芯片USB20C的第23引腳；芯片LPC2132的第40引腳連接到LCD的第9引腳；芯片LPC2132的第41引腳連接到芯片USB20C的第24引腳；；芯片 LPC2132的第42引腳接地；芯片LPC2132的第43引腳接電源；芯片LPC2132的第44引腳連接到LCD的第8引腳；芯片LPC2132的第45引腳連接到芯片USB20C的第25引腳；芯片 LPC2132的第46引腳連接到芯片SD5001的第11引腳；芯片LPC2132的第47引腳連接到芯片SD5001的第14引腳；芯片LPC2132的第48引腳連接到LCD的第7引腳；芯片LPC2132 的第49引腳懸空；芯片LPC2132的第50引腳接地；芯片LPC2132的第51引腳接電源；芯片LPC2132的第52引腳懸空；芯片LPC2132的第53引腳連接到LCD的第13引腳；芯片LPC2132的第54引腳連接到LCD的第12引腳；芯片LPC2132的第55引腳連接到LCD的第 11引腳；芯片LPC2132的第56引腳至第58引腳懸空；芯片LPC2132的第59引腳接地；芯片LPC2132的第60引腳和第61引腳懸空；芯片LPC2132的第62引腳連接到Y(jié)2的第3引腳；Y2的第1引腳懸空；Y2的第2引腳接地；Y2的第4引腳接電源；芯片LPC2132的第63 引腳接電源；芯片LPC2132的第64引腳懸空；芯片F(xiàn)M25L04 (U2 部分)芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳連接到芯片LPC2132的第31引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第2 引腳連接到芯片LPC2132的第四引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第3引腳連接到芯片LPC2132的第 32引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第4引腳接地；芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳連接到芯片LPC2132的第30引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳連接到芯片LPC2132的第27引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第 7引腳和第8引腳接電源；芯片USB20C (U3 部分)芯片USB20C的第1引腳懸空；芯片USB20C的第2引腳懸空；芯片USB20C的第3 引腳連接到芯片LPC2132的第15引腳；芯片USB20C的第4引腳到第15引腳全部懸空；芯片USB20C的第16引腳接到芯片LPC2132的第33引腳；芯片USB20C的第17引腳接到芯片LPC2132的第34引腳；芯片USB20C的第18引腳接到芯片LPC2132的第35引腳；芯片 USB20C的第19引腳接到芯片LPC2132的第37引腳；芯片USB20C的第20引腳接地；芯片 USB20C的第21引腳懸空；芯片USB20C的第22引腳接到芯片LPC2132的第38引腳；芯片USB20C的第23引腳接到芯片LPC2132的第39引腳；芯片USB20C的第24引腳接到芯片LPC2132的第41引腳；芯片USB20C的第25引腳接到芯片LPC2132的第45引腳；芯片 USB20C的第31引腳至34引腳懸空；芯片USB20C的第35引腳連接到芯片LPC2132的第57 引腳；芯片USB20C的第36引腳至39引腳懸空；芯片USB20C的第40引腳接VCC ；U4 部分(芯片 SD5001)芯片SD5001的第1引腳、第4引腳、第5引腳和第8引腳接地；芯片SD5001的第2 引腳、第7引腳、第10引腳和第15引腳懸空；芯片SD5001的第3引腳和第6引腳相連后接到電容C22和電容C23的一端，電容C22和電容C23的另一端接地；芯片SD5001的第9引腳和第16引腳相連后接到芯片LPC2132的第11引腳和電阻R98的一端，電阻R98的另一端接電容C18的一端，電容C18的另一端接地；芯片SD5001的第11引腳連接到芯片LPC2132 的第46引腳；芯片SD5001的第12引腳連接到電阻R55和電容C53的一端，電阻R55的另一端連接到變壓器T02的第5引腳，電容C53的另一端接地；芯片SD5001的第13引腳連接到電阻R56和電容C54的一端，電阻R56的另一端連接到變壓器T02的第7引腳，電容⑶4 的另一端接地；芯片SD5001的第14引腳連接到芯片LPC2132的第47引腳；芯片DH4-20 (U5 部分)芯片DH4-20的第1引腳連接到芯片LPC2132的第9引腳；芯片DH4-20的第2引腳連接到電阻I3Rl的一端，電阻rai的另一端和中間抽頭接地；芯片DH4-20的第3引腳連接到二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接Jl的第1引腳和電源Jl的第2引腳接地；LCD 接口部分LCD的第1引腳和第2引腳接電源；LCD的第3引腳連接到芯片LPC2132的第16引腳；IXD的第4引腳連接到芯片LPC2132的第12弓丨腳；IXD的第5引腳連接到芯片LPC2132的第8引腳；IXD的第6引腳連接到芯片LPC2132的第4引腳；IXD的第7引腳連接到芯片 LPC2132的第48引腳；LCD的第8引腳連接到芯片LPC2132的第44引腳；LCD的第9引腳連接到芯片LPC2132的第40引腳；LCD的第10引腳連接到芯片LPC2132的第36引腳；LCD 的第11引腳連接到芯片LPC2132的第55引腳；LCD的第12引腳連接到芯片LPC2132的第 54引腳；LCD的第13引腳連接到芯片LPC2132的第53引腳；LCD的第14引腳至第16引腳懸空；LCD的第17引腳連接到芯片LPC2132的第21引腳和芯片MAX485的第1引腳；LCD的第18引腳連接到芯片LPC2132的第19引腳和芯片MAX485的第4引腳；IXD的第19引腳和第20引腳接地；變壓器TOl部分變壓器TOl的第1引腳連接到三極管Q2的C極、二極管CR5、二極管CR7的負(fù)極和電容C8的一端，電容C8的另一端連接到三極管Q3的C極、二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和變壓器TOl的第3引腳；變壓器TOl的第2引腳接地；二極管CR6和二極管CR7的正極相連并接電阻R13的一端，電阻R13的另一端接-9V電源；二極管CR5和二極管CR4的正極相連并接二極管CR8的負(fù)極，二極管CR8的正極接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接三極管Q4的B極和電阻R12、電容C9的一端，電阻R12的另一端接9V電源，電容C9的另一端連接到三極管Q4的C極和電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接電阻R7、電阻R9和電阻R8 的一端；三極管Q4的E極接地；變壓器TOl的第3引腳連接到二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和電容C8的另一端、三極管Q3的C極和電容C6的一端，電容C6的另一端接電阻R9的另一端和三極管Q2的B極；三極管Q2的C極連接到變壓器TOl的第1引腳和二極管CR5、 二極管CR7的負(fù)極、電容C7的一端，電容C7的另一端接電阻R7的另一端和三極管Q3的B 極、電容C5的一端，電容C5的另一端接電源；三極管Q3和三極管Q2的E極接到電阻R6的一端，電阻R6的另一端接9V電源；三極管Q2的B極連接到電容C6、電阻R9的另一端和電容C4的一端，電容C4的另一端接9V電源；變壓器TOl的第4引腳連接到J3的第1引腳； 變壓器TOl的第5引腳連接到J3的第2弓丨腳；變壓器TOl的第6引腳連接到J3的第3引腳；變壓器TOl的第7引腳連接到J3的第4引腳;變壓器T02部分變壓器T02的第1引腳連接到J4的第2引腳；變壓器T02的第2引腳連接到J4 的第3引腳；變壓器T02的第3引腳連接到J4的第1引腳；變壓器T02的第4引腳連接到 J4的第4引腳；變壓器T02的第5引腳連接到電阻R55和電阻R57的一端，電阻R55的另一端連接到芯片SD5001的第12引腳和電容C53的一端，電容C53的另一端接地，電阻R57 的另一端連接到變壓器T02的第7引腳和電阻R56的一端，電阻R56的另一端連接到芯片 SD5001的第13引腳和電容C54的一端，電容C54的另一端接地；變壓器T02的第6引腳接地。其中，本實(shí)用新型的電路上連接輸入接口和輸出接口來(lái)完成信號(hào)采集與數(shù)據(jù)輸出，輸入接口為傳感器接口，輸出接口為測(cè)量電路接口、IXD顯示接口、4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流接口和 USB2. 0 接口。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、無(wú)漂移因?yàn)樵摿衔粌x是通過(guò)電路產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量被測(cè)物料的物位變化，所以不受介質(zhì)的溫度、壓力變化影響；2、不怕粘附 探桿采用防粘附材料；3、易標(biāo)定可簡(jiǎn)單利用任意2點(diǎn)倉(cāng)高一次性自動(dòng)完成標(biāo)定，也可手工2點(diǎn)標(biāo)定，方便靈活；4、無(wú)需維護(hù)由于傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)部件，一經(jīng)投運(yùn)就無(wú)需維護(hù)；5、使用可靠傳感器護(hù)套采用的是特殊抗沖擊耐磨材料，可在高溫、高壓、強(qiáng)粘附、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)磨損的環(huán)境下可靠工作，因此，該料位儀使用可靠而且壽命極長(zhǎng)；6、應(yīng)用廣泛該儀表適用于各種工況下液體、漿料、界面混合物、顆粒、塊狀物等連續(xù)物位測(cè)量。傳感器可選用棒式、同軸式、纜式、重型纜式等多種型式。7、本射頻導(dǎo)納料物位儀由于采用射頻檢測(cè)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)物位計(jì)溫漂大、標(biāo)定難、怕粘附的難題，且具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，適用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物位的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及USB接口快速輸出。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案。如圖1所示，一種USB2. 0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x包括Ul部分、U2部分、 U3部分、U4部分、U5部分和TOl部分、T02部分、IXD顯示接口部分，具體電路連接如下芯片LPC2132 (Ul 部分)芯片LPC2132的第1引腳至第3引腳懸空；芯片LPC2132的第4引腳連接到LCD 的第6引腳；芯片LPC2132的第5引腳懸空；芯片LPC2132的第6引腳接地；芯片LPC2132 的第7引腳連接到電容C501和電感L2的一端，電容C501的另一端接地，電感L02的另一端接電源；芯片LPC2132的第8引腳連接到IXD的第5引腳；芯片LPC2132的第9引腳連接到芯片DH4-20的第1引腳；芯片LPC2132的第10引腳懸空；芯片LPC2132的第11引腳連接到芯片SD5001的第9引腳和第16引腳；芯片LPC2132的第12引腳連接到LCD的第4 引腳；芯片LPC2132的第13引腳和第14引腳懸空；芯片LPC2132的第15引腳連接到芯片 USB20C的第3引腳；芯片LPC2132的第16引腳連接到LCD的第3引腳；芯片LPC2132的第 17引腳懸空；芯片LPC2132的第18引腳接地；芯片LPC2132的第19引腳連接到IXD的第 18引腳；芯片LPC2132的第20引腳懸空；芯片LPC2132的第21引腳連接到LCD的第17引腳；芯片LPC2132的第22引腳懸空；芯片LPC2132的第22引腳接電源；芯片LPC2132的第 24引腳連接到電阻ROl的一端，電阻ROl的另一端接地；芯片LPC2132的第25引腳接地； 芯片LPC2132的第26引腳懸空；芯片LPC2132的第27引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳 ’芯片LPC2132的第28引腳懸空；芯片LPC2132的第29引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第2 引腳；芯片LPC2132的第30引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳；芯片LPC2132的第31引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳；芯片LPC2132的第32引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第3 引腳 ’芯片LPC2132的第33引腳連接到芯片USB20C的第16引腳；芯片LPC2132的第34引腳連接到芯片USB20C的第17引腳 ’芯片LPC2132的第35引腳連接到芯片USB20C的第18 引腳；芯片LPC2132的第36引腳連接到LCD的第10引腳；芯片LPC2132的第37引腳連接到芯片USB20C的第19引腳；芯片LPC2132的第38引腳連接到芯片USB20C的第22引腳； 芯片LPC2132的第39引腳連接到芯片USB20C的第23引腳；芯片LPC2132的第40引腳連接到LCD的第9引腳；芯片LPC2132的第41引腳連接到芯片USB20C的第24引腳；；芯片LPC2132的第42引腳接地；芯片LPC2132的第43引腳接電源；芯片LPC2132的第44引腳連接到LCD的第8引腳；芯片LPC2132的第45引腳連接到芯片USB20C的第25引腳；芯片 LPC2132的第46引腳連接到芯片SD5001的第11引腳；芯片LPC2132的第47引腳連接到芯片SD5001的第14引腳；芯片LPC2132的第48引腳連接到LCD的第7引腳；芯片LPC2132 的第49引腳懸空；芯片LPC2132的第50引腳接地；芯片LPC2132的第51引腳接電源；芯片LPC2132的第52引腳懸空；芯片LPC2132的第53引腳連接到LCD的第13引腳；芯片 LPC2132的第54引腳連接到LCD的第12引腳；芯片LPC2132的第55引腳連接到LCD的第 11引腳；芯片LPC2132的第56引腳至第58引腳懸空；芯片LPC2132的第59引腳接地；芯片LPC2132的第60引腳和第61引腳懸空；芯片LPC2132的第62引腳連接到Y(jié)2的第3引腳；Y2的第1引腳懸空；Y2的第2引腳接地；Y2的第4引腳接電源；芯片LPC2132的第63 引腳接電源；芯片LPC2132的第64引腳懸空；芯片F(xiàn)M25L04 (U2 部分)芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳連接到芯片LPC2132的第31引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第2 引腳連接到芯片LPC2132的第29引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第3引腳連接到芯片LPC2132的第 32引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第4引腳接地；芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳連接到芯片LPC2132的第30引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳連接到芯片LPC2132的第27引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第 7引腳和第8引腳接電源；芯片USB20C (U3 部分)芯片USB20C的第1引腳懸空；芯片USB20C的第2引腳懸空；芯片USB20C的第 3引腳連接到芯片LPC2132的第15引腳；芯片USB20C的第4引腳到第15引腳全部懸空； 芯片USB20C的第16引腳接到芯片LPC2132的第33引腳；芯片USB20C的第17引腳接到芯片LPC2132的第34引腳；芯片USB20C的第18引腳接到芯片LPC2132的第35引腳；芯片USB20C的第19引腳接到芯片LPC2132的第37引腳；芯片USB20C的第20引腳接地；芯片USB20C的第21引腳懸空；芯片USB20C的第22引腳接到芯片LPC2132的第38引腳；芯片USB20C的第23引腳接到芯片LPC2132的第39引腳；芯片USB20C的第24引腳接到芯片LPC2132的第41引腳；芯片USB20C的第25引腳接到芯片LPC2132的第45引腳；芯片 USB20C的第31引腳至34引腳懸空；芯片USB20C的第35引腳連接到芯片LPC2132的第57 引腳；芯片USB20C的第36引腳至39引腳懸空；芯片USB20C的第40引腳接VCC ；U4 部分(芯片 SD5001)芯片SD5001的第1引腳、第4引腳、第5引腳和第8引腳接地；芯片SD5001的第2 引腳、第7引腳、第10引腳和第15引腳懸空；芯片SD5001的第3引腳和第6引腳相連后接到電容C22和電容C23的一端，電容C22和電容C23的另一端接地；芯片SD5001的第9引腳和第16引腳相連后接到芯片LPC2132的第11引腳和電阻R98的一端，電阻R98的另一端接電容C18的一端，電容C18的另一端接地；芯片SD5001的第11引腳連接到芯片LPC2132 的第46引腳；芯片SD5001的第12引腳連接到電阻R55和電容C53的一端，電阻R55的另一端連接到變壓器T02的第5引腳，電容C53的另一端接地；芯片SD5001的第13引腳連接到電阻R56和電容C54的一端，電阻R56的另一端連接到變壓器T02的第7引腳，電容⑶4 的另一端接地；芯片SD5001的第14引腳連接到芯片LPC2132的第47引腳；芯片DH4-20 (U5 部分)[0039]芯片DH4-20的第1引腳連接到芯片LPC2132的第9引腳；芯片DH4-20的第2引腳連接到電阻I3Rl的一端，電阻rai的另一端和中間抽頭接地；芯片DH4-20的第3引腳連接到二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接Jl的第1引腳和電源Jl的第2引腳接地；LCD 接口部分LCD的第1引腳和第2引腳接電源；LCD的第3引腳連接到芯片LPC2132的第16引腳；IXD的第4引腳連接到芯片LPC2132的第12弓丨腳；IXD的第5引腳連接到芯片LPC2132 的第8引腳；IXD的第6引腳連接到芯片LPC2132的第4引腳；IXD的第7引腳連接到芯片 LPC2132的第48引腳；LCD的第8引腳連接到芯片LPC2132的第44引腳；LCD的第9引腳連接到芯片LPC2132的第40引腳；LCD的第10引腳連接到芯片LPC2132的第36引腳；LCD 的第11引腳連接到芯片LPC2132的第55引腳；LCD的第12弓丨腳連接到芯片LPC2132的第54引腳；LCD的第13引腳連接到芯片LPC2132的第53引腳；LCD的第14引腳至第16引腳懸空；IXD的第17引腳連接到芯片LPC2132的第21引腳和芯片MAX485的第1引腳；IXD 的第18引腳連接到芯片LPC2132的第19引腳和芯片MAX485的第4引腳；IXD的第19引腳和第20引腳接地；變壓器TOl部分變壓器TOl的第1引腳連接到三極管Q2的C極、二極管CR5、二極管CR7的負(fù)極和電容C8的一端，電容C8的另一端連接到三極管Q3的C極、二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和變壓器TOl的第3引腳；變壓器TOl的第2引腳接地；二極管CR6和二極管CR7的正極相連并接電阻R13的一端，電阻R13的另一端接-9V電源；二極管CR5和二極管CR4的正極相連并接二極管CR8的負(fù)極，二極管CR8的正極接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接三極管Q4的B極和電阻R12、電容C9的一端，電阻R12的另一端接9V電源，電容C9的另一端連接到三極管Q4的C極和電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接電阻R7、電阻R9和電阻R8 的一端；三極管Q4的E極接地；變壓器TOl的第3引腳連接到二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和電容C8的另一端、三極管Q3的C極和電容C6的一端，電容C6的另一端接電阻R9的另一端和三極管Q2的B極；三極管Q2的C極連接到變壓器TOl的第1引腳和二極管CR5、 二極管CR7的負(fù)極、電容C7的一端，電容C7的另一端接電阻R7的另一端和三極管Q3的B 極、電容C5的一端，電容C5的另一端接電源；三極管Q3和三極管Q2的E極接到電阻R6的一端，電阻R6的另一端接9V電源；三極管Q2的B極連接到電容C6、電阻R9的另一端和電容C4的一端，電容C4的另一端接9V電源；變壓器TOl的第4引腳連接到J3的第1引腳； 變壓器TOl的第5引腳連接到J3的第2弓丨腳；變壓器TOl的第6引腳連接到J3的第3引腳；變壓器TOl的第7引腳連接到J3的第4引腳;變壓器T02部分變壓器T02的第1引腳連接到J4的第2引腳；變壓器T02的第2引腳連接到J4 的第3引腳；變壓器T02的第3引腳連接到J4的第1引腳；變壓器T02的第4引腳連接到 J4的第4引腳；變壓器T02的第5引腳連接到電阻R55和電阻R57的一端，電阻R55的另一端連接到芯片SD5001的第12引腳和電容C53的一端，電容C53的另一端接地，電阻R57 的另一端連接到變壓器T02的第7引腳和電阻R56的一端，電阻R56的另一端連接到芯片 SD5001的第13引腳和電容C54的一端，電容CM的另一端接地；變壓器T02的第6引腳接地。[0046]產(chǎn)品開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境說(shuō)明幵發(fā)系統(tǒng)環(huán)境本軟件使用ARM平臺(tái)開發(fā)，使用的MCU芯片型號(hào)為L(zhǎng)PC2132。產(chǎn)品運(yùn)行環(huán)境數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種USB2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位儀，其特征在于采用一種新的傳感器結(jié)構(gòu)-五層同心結(jié)構(gòu)，中心探桿與屏蔽層之間沒(méi)有電勢(shì)差，電子儀器測(cè)量的僅僅是從傳感器中心到對(duì)面罐壁的電流，雖然屏蔽層與容器壁之間存在電勢(shì)差，兩者之間有電流流過(guò)，但該電流不被測(cè)量，只有容器中的物料確實(shí)上升接觸到中心探桿時(shí)，通過(guò)被測(cè)物料，中心探桿與地之間才能形成被測(cè)電流，儀器檢測(cè)到該電流，產(chǎn)生有效輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種USB2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位儀，其特征在于電路包括Ul部分、U2部分、U3部分、U4部分⑴5部分和變壓器TOl部分、變壓器TO2部分和IXD 顯示接口部分，Ul部分、U2部分、U3部分、U4部分和U5部分相互連接構(gòu)成射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的信號(hào)處理與數(shù)據(jù)輸出接口電路，變壓器T02部分與U4部分相互連接構(gòu)成射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的測(cè)量部分輸出，變壓器TOl部分對(duì)射頻導(dǎo)納物位測(cè)量?jī)x的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行隔離、 放大與驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)測(cè)量輸入部分；Ul部分以芯片LPC2132為主，完成輸入信號(hào)的采集處理、IXD顯示信號(hào)輸出和測(cè)量控制信號(hào)的輸出；U2部分以FM25L04為主，為4Kb的鐵電存儲(chǔ)器串行內(nèi)存，完成測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；U3部分為芯片USB20C，完成測(cè)量數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)USB2.0接口輸出；U4部分以芯片SD5001為主，是四N溝道橫向DMOS模擬開關(guān)，完成信號(hào)的開關(guān)切換，U5部分以DH4-20為主，完成4-40mA電流輸出；其中，具體電路連接如下芯片LPC2132部分芯片LPC2132的第1引腳至第3引腳懸空；芯片LPC2132的第4引腳連接到IXD的第 6引腳；芯片LPC2132的第5引腳懸空；芯片LPC2132的第6引腳接地；芯片LPC2132的第 7引腳連接到電容C501和電感L2的一端，電容C501的另一端接地，電感L02的另一端接電源；芯片LPC2132的第8引腳連接到IXD的第5引腳；芯片LPC2132的第9引腳連接到芯片 DH4-20的第1引腳；芯片LPC2132的第10引腳懸空；芯片LPC2132的第11引腳連接到芯片SD5001的第9引腳和第16引腳；芯片LPC2132的第12引腳連接到LCD的第4引腳；芯片LPC2132的第13引腳和第14引腳懸空；芯片LPC2132的第15引腳連接到芯片USB20C 的第3引腳；芯片LPC2132的第16引腳連接到LCD的第3引腳；芯片LPC2132的第17引腳懸空；芯片LPC2132的第18引腳接地；芯片LPC2132的第19引腳連接到LCD的第18引腳；芯片LPC2132的第20引腳懸空；芯片LPC2132的第21引腳連接到LCD的第17引腳； 芯片LPC2132的第22引腳懸空；芯片LPC2132的第22引腳接電源；芯片LPC2132的第24 引腳連接到電阻ROl的一端，電阻ROl的另一端接地；芯片LPC2132的第25引腳接地；芯片LPC2132的第26引腳懸空；芯片LPC2132的第27引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳; 芯片LPC2132的第28引腳懸空；芯片LPC2132的第29引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第2引腳；芯片LPC2132的第30引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳；芯片LPC2132的第31引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳；芯片LPC2132的第32引腳連接到芯片F(xiàn)M25L04的第3引腳；芯片LPC2132的第33引腳連接到芯片USB20C的第16引腳；芯片LPC2132的第34引腳連接到芯片USB20C的第17引腳；芯片LPC2132的第35引腳連接到芯片USB20C的第18引腳；芯片LPC2132的第36引腳連接到LCD的第10引腳；芯片LPC2132的第37引腳連接到芯片USB20C的第19引腳；芯片LPC2132的第38引腳連接到芯片USB20C的第22引腳；芯片LPC2132的第39引腳連接到芯片USB20C的第23引腳；芯片LPC2132的第40引腳連接到 LCD的第9引腳；芯片LPC2132的第41引腳連接到芯片USB20C的第24引腳；芯片LPC2132 的第42引腳接地；芯片LPC2132的第43引腳接電源；芯片LPC2132的第44引腳連接到LCD的第8引腳；芯片LPC2132的第45引腳連接到芯片USB20C的第25引腳；芯片LPC2132的第46引腳連接到芯片SD5001的第11引腳；芯片LPC2132的第47引腳連接到芯片SD5001 的第14引腳；芯片LPC2132的第48引腳連接到LCD的第7引腳；芯片LPC2132的第49引腳懸空；芯片LPC2132的第50引腳接地；芯片LPC2132的第51引腳接電源；芯片LPC2132 的第52引腳懸空；芯片LPC2132的第53引腳連接到LCD的第13引腳；芯片LPC2132的第 54引腳連接到LCD的第12引腳；芯片LPC2132的第55引腳連接到LCD的第11引腳；芯片 LPC2132的第56引腳至第58引腳懸空；芯片LPC2132的第59引腳接地；芯片LPC2132的第60引腳和第61引腳懸空；芯片LPC2132的第62引腳連接到Y(jié)2的第3引腳；Y2的第1 引腳懸空；Y2的第2引腳接地；Y2的第4引腳接電源；芯片LPC2132的第63引腳接電源； 芯片LPC2132的第64引腳懸空； 芯片F(xiàn)M25L04部分芯片F(xiàn)M25L04的第1引腳連接到芯片LPC2132的第31引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第2引腳連接到芯片LPC2132的第29引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第3引腳連接到芯片LPC2132的第32 引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第4引腳接地；芯片F(xiàn)M25L04的第5引腳連接到芯片LPC2132的第 30引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第6引腳連接到芯片LPC2132的第27引腳；芯片F(xiàn)M25L04的第7 引腳和第8引腳接電源； 芯片USB20C部分芯片USB20C的第1引腳懸空；芯片USB20C的第2引腳懸空；芯片USB20C的第3引腳連接到芯片LPC2132的第15引腳；芯片USB20C的第4引腳到第15引腳全部懸空；芯片USB20C 的第16引腳接到芯片LPC2132的第33引腳；芯片USB20C的第17引腳接到芯片LPC2132 的第34引腳；芯片USB20C的第18引腳接到芯片LPC2132的第35引腳；芯片USB20C的第 19引腳接到芯片LPC2132的第37引腳；芯片USB20C的第20引腳接地；芯片USB20C的第 21引腳懸空；芯片USB20C的第22引腳接到芯片LPC2132的第38引腳；芯片USB20C的第 23引腳接到芯片LPC2132的第39引腳；芯片USB20C的第24引腳接到芯片LPC2132的第 41引腳；芯片USB20C的第25引腳接到芯片LPC2132的第45引腳；芯片USB20C的第31引腳至34引腳懸空；芯片USB20C的第35引腳連接到芯片LPC2132的第57引腳；芯片USB20C 的第36引腳至39引腳懸空；芯片USB20C的第40引腳接VCC ； 芯片SD5001部分芯片SD5001的第1引腳、第4引腳、第5引腳和第8引腳接地；芯片SD5001的第2引腳、第7引腳、第10引腳和第15引腳懸空；芯片SD5001的第3引腳和第6引腳相連后接到電容C22和電容C23的一端，電容C22和電容C23的另一端接地；芯片SD5001的第9引腳和第16引腳相連后接到芯片LPC2132的第11引腳和電阻R98的一端，電阻R98的另一端接電容C18的一端，電容C18的另一端接地；芯片SD5001的第11引腳連接到芯片LPC2132 的第46引腳；芯片SD5001的第12引腳連接到電阻R55和電容C53的一端，電阻R55的另一端連接到變壓器T02的第5引腳，電容C53的另一端接地；芯片SD5001的第13引腳連接到電阻R56和電容C54的一端，電阻R56的另一端連接到變壓器T02的第7引腳，電容⑶4 的另一端接地；芯片SD5001的第14引腳連接到芯片LPC2132的第47引腳； 芯片DH4-20部分芯片DH4-20的第1引腳連接到芯片LPC2132的第9引腳；芯片DH4—20的第2引腳連接到電阻PRl的一端，電阻PRl的另一端和中間抽頭接地；芯片DH4-20的第3引腳連接到二極管D6的負(fù)極，二極管D6的正極接Jl的第1引腳和電源Jl的第2引腳接地；LCD接口部分IXD的第1引腳和第2引腳接電源；IXD的第3引腳連接到芯片LPC2132的第16引腳； IXD的第4引腳連接到芯片LPC2132的第12弓丨腳；IXD的第5引腳連接到芯片LPC2132的第8引腳；IXD的第6引腳連接到芯片LPC2132的第4引腳；IXD的第7引腳連接到芯片 LPC2132的第48引腳；LCD的第8引腳連接到芯片LPC2132的第44引腳；LCD的第9引腳連接到芯片LPC2132的第40引腳；LCD的第10引腳連接到芯片LPC2132的第36引腳；LCD 的第11引腳連接到芯片LPC2132的第55弓丨腳；LCD的第12引腳連接到芯片LPC2132的第 54引腳；LCD的第13引腳連接到芯片LPC2132的第53引腳；LCD的第14引腳至第16引腳懸空；LCD的第17引腳連接到芯片LPC2132的第21引腳和芯片MAX485的第1引腳；LCD的第18引腳連接到芯片LPC2132的第19引腳和芯片MAX485的第4引腳；IXD的第19引腳和第20引腳接地；變壓器TOl部分變壓器TOl的第1引腳連接到三極管Q2的C極、二極管CR5、二極管CR7的負(fù)極和電容C8的一端，電容C8的另一端連接到三極管Q3的C極、二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和變壓器TOl的第3引腳；變壓器TOl的第2引腳接地；二極管CR6和二極管CR7的正極相連并接電阻R13的一端，電阻R13的另一端接-9V電源；二極管CR5和二極管CR4的正極相連并接二極管CR8的負(fù)極，二極管CR8的正極接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接三極管Q4的B極和電阻R12、電容C9的一端，電阻R12的另一端接9V電源，電容C9的另一端連接到三極管Q4的C極和電阻RlO的一端，電阻RlO的另一端接電阻R7、電阻R9和電阻R8 的一端；三極管Q4的E極接地；變壓器TOl的第3引腳連接到二極管CR4、二極管CR6的負(fù)極和電容C8的另一端、三極管Q3的C極和電容C6的一端，電容C6的另一端接電阻R9的另一端和三極管Q2的B極；三極管Q2的C極連接到變壓器TOl的第1引腳和二極管CR5、 二極管CR7的負(fù)極、電容C7的一端，電容C7的另一端接電阻R7的另一端和三極管Q3的B 極、電容C5的一端，電容C5的另一端接電源；三極管Q3和三極管Q2的E極接到電阻R6的一端，電阻R6的另一端接9V電源；三極管Q2的B極連接到電容C6、電阻R9的另一端和電容C4的一端，電容C4的另一端接9V電源；變壓器TOl的第4引腳連接到J3的第1引腳； 變壓器TOl的第5引腳連接到J3的第2弓丨腳；變壓器TOl的第6引腳連接到J3的第3引腳；變壓器TOl的第7引腳連接到J3的第4引腳;變壓器T02部分變壓器T02的第1引腳連接到J4的第2引腳；變壓器T02的第2引腳連接到J4的第 3引腳；變壓器T02的第3引腳連接到J4的第1引腳；變壓器T02的第4引腳連接到J4的第4引腳；變壓器T02的第5引腳連接到電阻R55和電阻R57的一端，電阻R55的另一端連接到芯片SD5001的第12引腳和電容C53的一端，電容C53的另一端接地，電阻R57的另一端連接到變壓器T02的第7引腳和電阻R56的一端，電阻R56的另一端連接到芯片SD5001 的第13引腳和電容CM的一端，電容CM的另一端接地；變壓器T02的第6引腳接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種USB2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位儀，其特征在于其中，儀表由信號(hào)調(diào)整板、信號(hào)測(cè)量板、電源板和外殼等組成，采用二線制24V標(biāo)準(zhǔn)電源供電，4-20mA恒流源與USB2.0接口輸出，響應(yīng)時(shí)間可調(diào)；該物位儀電路主要包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生電路、測(cè)量電橋電路、電橋輸出信號(hào)放大電路、輸出信號(hào)調(diào)整電路、4-20mA恒流輸出電路、斬波脈沖發(fā)生電路、測(cè)量信號(hào)斬波電路，USB2. 0接口電路等組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種USB2.0接口數(shù)字式射頻導(dǎo)納物位儀，該儀表采用4-20mA恒流源與USB2.0接口輸出，響應(yīng)時(shí)間可調(diào)。該USB2.0接口數(shù)字式物位儀電路主要包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生電路、測(cè)量電橋電路、電橋輸出信號(hào)放大電路、輸出信號(hào)調(diào)整電路、4-20mA恒流輸出電路、斬波脈沖發(fā)生電路、測(cè)量信號(hào)斬波電路與USB2.0接口電路等。本物位測(cè)量?jī)x具有無(wú)漂移、不怕粘附、易標(biāo)定、方便靈活、數(shù)據(jù)傳輸速度快和使用可靠等特點(diǎn)；由于采用射頻檢測(cè)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)物位計(jì)溫漂大、標(biāo)定難、怕粘附的難題，且具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，適用于對(duì)石油儲(chǔ)罐、油井、污水以及其它具有連續(xù)物位要求的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及輸出。
文檔編號(hào)G01F23/284GK202092727SQ20112006879
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者劉虎, 朱全銀 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院