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    基于LM567的实用型液位计的设计(几种液位计电路详解)

      发布时间:2019-05-09 22:44

      LM567是一种常见的低价解码集成电路,其内部结构如图1a所示。LM567内部包含了两个鉴相器、放大器、电压控制振荡器VCO等单元件。其典型的应用电路如图1b所示。

      锁相环路输出信号由电压控制振荡器VCO产生,电压控制振荡器的自由振荡频率(即无外加控制电压时的振荡频率)与脚5~脚6外接定时元件R1、C1的关系式为:f0(1/1.1)R1C1。选用适当的定时元件,可使LM567的振荡频率在0.01Hz~500kHz范围内连续变化。脚1~脚2外接滤波电容C2、C3。LM567一般作为锁相环路,即当从脚3输入的信号的频率在f0附近的带宽BW范围内时信号被捕捉到,从输出脚8输出低电平(未捕捉时为高电平)。带宽BW可由式(1)计算得到:

      实际上,由上式计算得出的并不是环路带宽BW的实际值,而是环路带宽BW与环路中心频率f0的百分比,其值再乘上100%才是锁相环路的实际捕获带宽。

      对输入信号的要求是ui》20mV,式(1)是ui《200mV时的近似计算公式,捕捉带宽与ui的关系如图2所示。可见ui》200mV时带宽仅由f0与C2的积决定。

      综合考虑技术参数的要求决定采用通用的40kHz换能器作为测量液位的传感器件,并用单片机作为主控器件。液位计的硬件组成如图3所示。

      几乎全部被反射[2~5]。由此,当置于容器顶部的换能器向液面发射短促的声脉冲时,经过时间t,换能器便可以接收到从液面反射回来的回波声脉冲。设换能器发射面到液面的距离为h1,声波在空气中的传播速度为,则存在如下关系:

      由于声波在空气中的传播速度已知,因此可用测时间的方法确定距离h1。设换能器发射面到容器

      检测一般采用检测专用集成电路LM1812,虽然效果较好,但价格较贵,且要用到电感等既笨重又易引入干扰的元件。用作液位测量的其频率一般在40kHz左右,正好落在LM567可捕捉的范围内,完全可用它作为检测集成电路。

      图4是LM567检测电路。单片机从输出引脚输出约40kHz的方波,经叁极管T后从发射头发出,同时单片机内的定时器开始计时,碰到液面后反射回来被接收头接收,经过两级运放放大后送到LM567的输入端(脚3),LM567捕捉到后输出低电平(脚8未捕捉时为高电平),此负跳变可作为中断输入引起单片机中断,定时器停止计时,定时器计时时间即为从发射到接收的时间t。

      液位计是指对容器中液体高度的变化进行实时连续检测的传感器。此传感器通常输出4~20ma或1-5V的标准信号与显示仪表或计算机系统连接,也可以通过Rs一485或现场总线方式与计算系统相连接。通常输出继电器的接点信号或集电极开路信号,输出信号一般与LED指示灯、报警器(蜂鸣器)或通过发射、接收电路、温度测量电路、LED显示由微处理器进行控制。

      由微处理器控制发射电路发出脉冲,脉冲在空气介质内继续传播到液面,该脉冲波遇到被测液面(水面)后,经液面反射后再通过空气介质返回到接收探头被接收;微处理器通过记录超声

      波从发射到接收的往返传播时间t,根据空气介质中的声速,就可以计算出从传感器到液面之间的距离:

      式中为测量距离(传感器到液面之间的距离),m;v为空气中的声速,其近似公式为v=331.45+0.61m/s;功测量时的气温,℃,测量距离时需要测量气温来进行对声速的修正。

      测距系统中的发射探头采用UCM40T压电陶瓷传感器,其工作电压是40kHz的脉冲信号,由单片机执行编程来实现。

      各OPA功能:OPAl为阻抗匹配;OPA2为减2.73V,(经VR2)并反相;OPA3为放大5倍并反相。

      电压为模拟量,因此必需对其进行A/D转换,转换为数字信号,才能送入微处理器805l内进行处理。

      与的串行通信标准相比,在远程通信方面RS一485标准有很明显的优势。RS一485电路由发送器,平衡连接电缆,电缆终端负载和接收器组成,它通过平衡发送器把逻辑电平变换成电位差,完成始端的信息传送;通过差动接收器,把电位差变成逻辑电平,实现终端的信息接收。