磁性脈沖液位計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的液位測量儀表，特別是涉及一種磁性脈沖液位計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，為適應(yīng)不同的測量工況，設(shè)計(jì)出不同的料位測量儀表，如雷達(dá)物位計(jì)、超聲波物位計(jì)、電浮筒液位計(jì)、重錘液位計(jì)、射頻導(dǎo)納料開關(guān)等，這類設(shè)備廣泛用于化工、石油、冶金、電廠、制造等場合，因此現(xiàn)場選型儀表的適用性，調(diào)試維護(hù)的方便性越來越受到用戶關(guān)注。
[0003]磁性脈沖液位計(jì)通常采用MCU主控制單元發(fā)送起始脈沖信號，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)這個(gè)磁場與浮球中的永久磁場相遇時(shí)，產(chǎn)生磁性脈沖效應(yīng)，使波導(dǎo)絲產(chǎn)生扭變，這一扭變產(chǎn)生的電磁場被線圈檢測到并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖，將此脈沖做為回波脈沖，通過計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，精確地測出被測介質(zhì)的液位高度。
[0004]磁性脈沖液位計(jì)實(shí)際使用過程中，由于振動(dòng)、周圍干擾磁場、波導(dǎo)絲的剩磁或電子電路中噪聲都會(huì)產(chǎn)生虛假的回波信號，當(dāng)此虛假信號超前真實(shí)回波信號到達(dá)比較判斷門限電路時(shí)，就會(huì)被誤判為回波信號，從而輸出虛假液位信息。
[0005]在返回信號檢測時(shí)多采用回波處理電路模塊單元給出參考電壓，當(dāng)回波信號大于此信號時(shí)，認(rèn)為是有效信號，否則為無效信號。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)干擾信號時(shí)，如果干擾信號比真實(shí)回波信號提前到達(dá)回波處理電路且干擾信號電壓大于參考電壓時(shí)，磁性脈沖就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出信號。另外由于回波信號處理采用回波信號與參考電壓比較方式，在維護(hù)調(diào)試時(shí)，只能通過示波器查看回波信號幅度和干擾信號幅度，從而使維護(hù)調(diào)試非常麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種磁性脈沖液位計(jì)，能夠避免干擾信號，使得維護(hù)調(diào)試更為簡單。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該磁性脈沖液位計(jì)包括MCU主控單元、電源系統(tǒng)單元、液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元以及信號處理與采集單元，MCU主控單元與電源系統(tǒng)單元、液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元以及信號處理與采集單元依電回路方式相連；所述電源系統(tǒng)單元用于供電；所述液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元用于配置所述MCU主控單元以及顯示回波信號；所述信號處理與采集單元用于采集回波信號；所述MCU主控單元用于發(fā)出激勵(lì)信號并經(jīng)過延時(shí)測量盲區(qū)后控制所述信號處理與采集單元開始采集回波信號。
[0008]其中，所述液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元包括液晶顯示屏、輕觸式按鍵和帶有I2C接口的I/O擴(kuò)展芯片；所述液晶顯示屏和輕觸式按鍵通過所述帶有I2C接口的I/O擴(kuò)展芯片與MCU主控單元相連。
[0009]其中，所述電源系統(tǒng)單元包括3.3V穩(wěn)壓集成芯片和帶有電源輸入接口的安規(guī)保護(hù)電路。
[0010]其中，所述信號處理與采集單元包括依次連接的信號濾波放大電路和A/D采樣轉(zhuǎn)換電路。
[0011]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MUC主控單元相連的4 — 20MA輸出單元；所述4 - 20MA輸出單元為一支持I2C接口的D/A轉(zhuǎn)換芯片和V/I變換電路，用于將檢測到的液位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成4 - 20MA信號輸出到外部控制系統(tǒng)。
[0012]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MCU主控單元相連的按鍵調(diào)試與LED指示單元，按鍵調(diào)試與LED指示單元包括兩個(gè)按4/20MA標(biāo)定輕觸式按鍵和一個(gè)LED狀態(tài)指示燈。
[0013]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MCU主控單元相連的RAM擴(kuò)展單元，RAM擴(kuò)展單元為一 128KRAM外擴(kuò)芯片。
[0014]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MCU主控單元相連的HART模塊單元，所述HART模塊單元為HART接口芯片A5191及外圍電路。
[0015]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MCU主控單元相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元為一支持I2C接口 EEPROM芯片。
[0016]其中，所述的磁性脈沖液位計(jì)還包括與MCU主控單元相連的看門狗模塊，所述看門狗模塊單元為一看門狗芯片。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:通過實(shí)時(shí)采樣回波信號，并由MCU主控單元通過延時(shí)控制識別有效回波信號，增加抗干擾能力，并且增加液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試模塊，方便用戶現(xiàn)場查看回波信號，并且根據(jù)回波信號及時(shí)更改濾波方式及其它配置數(shù)據(jù)，降低了維護(hù)成本，及時(shí)有效地解決現(xiàn)場問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型的回波信號處理電路框圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型的回波信號采樣流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0022]本實(shí)用新型的磁性脈沖液位計(jì)包括MCU主控單元、電源系統(tǒng)單元、液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元以及信號處理與采集單元，MCU主控單元與電源系統(tǒng)單元、液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元以及信號處理與采集單元依電回路方式相連；所述電源系統(tǒng)單元用于供電；所述液晶和按鍵外擴(kuò)調(diào)試單元用于配置所述MCU主控單元以及顯示回波信號；所述信號處理與采集單元用于采集回波信號；所述MCU主控單元用于發(fā)出激勵(lì)信號并經(jīng)過延時(shí)測量盲區(qū)后控制所述信號處理與采集單元開始采集回波信號。
[0023]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型的磁性脈沖液位計(jì)包括MCU主控制單元100、電源系統(tǒng)單元110、液晶與按鍵調(diào)試單元120、按鍵調(diào)試與LED指示單元130、信號處理與采集單元140、4 - 20MA輸出單元150、RAM擴(kuò)展單元160、HART模塊單元170、存儲(chǔ)模塊單元180和看門狗單元190，所述電源系統(tǒng)單元110、液晶與按鍵調(diào)試單元120、按鍵調(diào)試與LED指示單元130、信號處理與采集單元140、4 - 20MA輸出單元150、RAM擴(kuò)展單元160、HART模塊單元170、存儲(chǔ)模塊單元180和看門狗單元190分別與所述MCU主控制單元100依電回路方式相連接。
[0025]在本實(shí)施例中，MCU主控制單元100采用超低耗RENESAS M30系列的單片機(jī)，是各個(gè)模塊中央控制單元，該超低耗功能RENESAS M30系列的單片機(jī)具有延時(shí)功能。
[0026]在本實(shí)施例中，電源系統(tǒng)單元110包括3.3V穩(wěn)壓集成芯片和帶有電源輸入接口的安規(guī)保護(hù)電路，其中，安規(guī)保護(hù)電路包括TVS管和氧化膜電阻阻成的浪涌保護(hù)電路；共膜電感形成的共膜干擾抑制信號；安規(guī)格電容形成的靜電保護(hù)電路；三個(gè)二極管組成的防止反向電源接反的保護(hù)電路。3.3V穩(wěn)壓集成芯片用于將24V轉(zhuǎn)9V供提高發(fā)射信號功率的電路輸出的9V轉(zhuǎn)為3.3Vo
[0027]在本實(shí)施例中，所述液晶與按鍵調(diào)試單元120包含I2C接口的I/O擴(kuò)展芯片、C0G128*64液晶顯示屏和4個(gè)輕觸式按鍵；作為外擴(kuò)可選式配件，通過帶有I2C接口的I/O擴(kuò)展芯片與MCU主控制單元100連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，C0G128*64液晶顯示屏用于查看顯示回波信號、干擾信號的幅度和起始發(fā)射信號的時(shí)間間隔，4個(gè)輕觸式按鍵用來通過配置系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)容，如量程、距離與電流校準(zhǔn)，HART通信地址，廠家信息等。
[0028]在本實(shí)施例中，MCU主控制單元100將存儲(chǔ)在RAM擴(kuò)展單元160中的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波并根據(jù)液晶屏參數(shù)，將采樣數(shù)據(jù)成比例壓縮輸出到液晶顯示屏；x軸代表時(shí)間，Y軸代表信號幅度，原點(diǎn)為發(fā)射信號激勵(lì)起始點(diǎn)；這樣用戶就會(huì)很直接地從回波曲線上看到:發(fā)射信號與回波信號的時(shí)間差，回波信號