[其他]電容式連續數字顯示物位儀

無效

• 申請號: 87216002
• 申請日: 1987-12-03
• 公開（公告）號: CN87216002U
• 公開（公告）日: 1988-09-14
• 發明（設計）人: 宋甲偉;王舒野
• 申請（專利權）人: 宋甲偉
• 主分類號: G01B7/08
• 分類號: G01B7/08;G01F23/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于物位自動檢測與控制裝置。

現有各種電容式物位儀表，其前置測量部分一般由測量電橋、功放電路和振蕩源等幾部分組成（參見：《自動檢測技術》，機械工業出版社，1982）。在電容傳感器各種橋式測量電路中，其原理都是將電容變化轉換成電流或電壓等模擬量輸出，不易直接實現物位相對高度值的數字顯示。也有數字顯示電容值的電容計電路（參見：《Four－Chip????meter????measures????Capacitance????to????With????1％》，Electronics，Vol，54????No，4，PP，135，February????24，1981），但這類廉價電容計，只能檢測10PF以上的電容差值，由于串聯電阻影響，測量微小的電容比較困難。特別是通常的電容計不能去除測量電容傳感器時，引線分布電容及電極電容固定初始值等常量的影響因而不能直接用于物位測量及高度顯示，更不具備物位高度的自動控制功能。

本實用新型的目的是：用脈沖寬度法及CMOS集成電路芯片實現電容式連續數字顯示物位儀電路，即能直接連續顯示起點任選的物位相對高度值，又能對人為規定的高低物位實現上下限告警或進、出料過程的自動控制。

本實用新型的內容如下：

在圖1所示原理方框圖中，作為檢測元件的電容傳感器〔1〕的輸出總電容C_S與物位高度H₁之間的關系可寫成下列形式：

C_S＝C₀＋KH₁

其中C₀和K是分別與電極參數、容器參數、被測介質參數有關的常數。C_S接入與被測電容量成正比能自激振蕩脈沖寬度式預處理電路〔2〕，因為〔2〕的輸出脈沖寬度T₂除與隨物位高度變化而變化的測量電極電容量Ctx有關外，還受C₀和〔2〕電路內部串聯電阻的影響。因此需要偏置校準電路〔3〕在〔2〕電路輸出脈沖的上升沿時，產生一和C₀及〔2〕電路內部串聯電阻對輸出脈寬影響等效的反向負脈沖T₀，〔2〕、〔3〕兩電路的輸出經與門〔4〕運算后，〔4〕的輸出脈寬T₂′＝T₂－T₀只與Ctx成正比。而Ctx＝C_S－C₀＝KH₁，又與物位高度成正比。〔4〕輸出脈沖的上升沿啟動可控時基脈沖發生器〔6〕，并使BCD數字計數器〔7〕復位，然后〔7〕對從〔6〕來的脈沖數計數，直到〔4〕輸出的脈寬T₂′結束，再通過譯碼電路〔8〕和顯示電路〔9〕實時顯示計數結果。因為當〔6〕本身振蕩頻率一定時，所輸出的脈沖數目與〔4〕的輸出脈寬T₂′成正比，因此，適當調整〔6〕的頻率，就可以校準顯示數字，做到使讀數值與物位相對高度值相一致，且起點可以任意選定。高低物位自動控制電路〔5〕由頻率檢測器及繼電器等執行機構組成。其輸入連接〔2〕的輸出或〔4〕的輸出均可，其輸出可發出告警或開關控制信號。

為了易于理解本實用新型，下面僅以產品系列設計之中的一個實施例，結合附圖2的電路原理圖，對圖1中的〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕部分進一步分別予以說明：

圖1中的〔2〕由圖2中的G₁、G₂組成，圖1中的〔3〕由圖2中的G₃組成，圖1中〔5〕部分內部的頻率檢測器由圖2中的G₄和D觸發器組成。

兩圖中其余相對應的部分標注的編號相同。

G₁－G₄選用CD4098BE雙可再觸發單穩多諧振蕩器，〔4〕選用CD4081BE2輸入4回路與門；D觸發器選用CD4013BE；〔6〕選用555時鐘發生器；〔7〕選用HD14553BP三位BCD計數器；〔8〕選用CD4511BE七段譯碼器／驅動器，〔9〕選用TKS－511RT共陰極LED數碼顯示器。