专利名称：时分复用多通道的电接点液位检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，用于电接点液位测量中 对电极的检测和保护领域。
背景技术：
现有的电接点液位检测电路中，一般给电极供电的电源采用直流或工频低压交 流，持续通电，电接点有水判断电路用三极管等电子器件组成，通过检测通过电极的电流来 判断电极是否被液体浸没。当电极被浸没后，对电极的持续通电会使电极很快被电解腐蚀 和极化并失去作用。某些检测电路利用单片机控制，利用正反脉冲对具有公共电极的电接点电极进行 检测并去极化，利用通过电极的电流驱动光隔等来判断电极是否被液体浸没，减少了电极 的腐蚀，但是产生的正反脉冲由于公共电极的存在和电路本身的结构，造成正反脉冲的不 对称，仍然存在着极化腐蚀，并且适用范围受到所测液体电导率限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，能够减少电接 点液位探头电极通电电解极化腐蚀，提高测量电极的使用寿命，实现对多路电接点电极的 扫描检测，并能够适用于不同介质的液体测量。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该一种时分复用多通道的电接点液位检测电路包括电源电路、脉冲电路、电接点 测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路；单 片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机 输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相 连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连。单片机电路发出控制指令给电接点测量通道选择电路，在一个检测周期内电接点 测量通道选择电路依次选择待测液位电接点，每次选择一路，控制脉冲电路在电接点液位 电极上施加对称的正负脉冲。施加脉冲时，多通道电接点信号检测电路将检测电阻上的电 压与预置比较参考电压进行比较，比较结果送至单片机。单片机接收后，判断电极是否被液 体浸没，并将结果送至输出电路，输出电路将单片机的输出转变为接点信号，送至显示控制 电路进行显示和控制。一个检测周期内一路电接点检测完毕后，接着进行下一路电接点的 检测，如此循环，全部通道液位电接点检测完毕后，接着进入下一个检测周期，即可完成对 多路电接点液位的检测。本发明的有益效果利用时分复用技术，极大地减少了电接点电极通电时间，采用 单片机控制的脉冲瞬时测量电路，可有效保证通过电极正负电流的对称性，使普通测量电 极防腐性能得到大幅度提高，使用寿命大大延长。本电路还可以方便的根据所测液体电导 率调整量程，只需一个电接点信号检测电路即可实现对多路电接点电极的检测，利用电压比较检测技术，测量精度高。
图1是本发明硬件原理框图。图2是本发明的电路原理图。
具体实施例方式本发明可实现对8路液位测量电接点的信号检测。电路中分别为VDD和其地VSS， VCC和其地VEE，根据本电路，VDD = 5V，VCC = 10V，其中VCC用于电接点电极的检测脉冲 电路部分，Vl V16为光电隔离器，这里采用TPL521，其输入侧1、2、3、4引脚如图所示串 联，图中引脚4接至电接点测量通道选择电路中译码器U2、U3的输出端。电阻Ral Ral6 为光电隔离器Vl V16输入端的限流电阻，限流电阻的一端与电源VDD相连，另一端与光 电隔离器的引脚1相连。VDl VD32为小型二极管，这里采用1N4148，如图示分别接在光 电隔离器Vl V16输出引脚5和引脚7处，起抑制干扰作用。各光电隔离器输出引脚5经 过小型二极管后并接，再与多通道电接点信号检测电路的输入端——检测电阻Rl的引脚1 相连。SWl SW8为待测液位电接点，A、B分别为各液位电接点的两极。光电隔离器2个 一组，分别对应一个待测液位电接点，以V1、V2为例，Vl的引脚7经小型二极管后与电接点 Sffl的一极B相连，并与V2的引脚6相连；V2的引脚7经小型二极管后与电接点SWl的另 一极A相连，并与Vl的引脚6相连。电接点测量通道选择电路部分，U2、U3为3-8译码器，这里选用54LS138，C3、C4为 电源滤波电容。U2、U3的输入端A、B、C 口即引脚1、2、3，分别与单片机Ul的RB1、RB2、RB3 口即引脚22、23、24相连。U2的使能端E3 口即引脚6，与单片机Ul的RA2 口即引脚4相连， U3的使能端E3 口即引脚6，与单片机Ul的RA5 口即引脚7相连。U2的输出端YO Y7 (对 应引脚分别为 15、14、13、12、11、10、9、7)，分别连接光电隔离器￥1、￥3、￥5、￥7、￥9、￥11、乂13、 V15的引脚4。U3的输出端YO Y7(对应引脚分别为15、14、13、12、11、10、9、7)，分别连接 V2、V4、V6、V8、V10、V12、V14、V16 的引脚 4。多通道电接点信号检测电路部分，U4为运算放大器，这里采用LM158W5为光电隔 离器。Rl为检测电阻，这里取值为20K。R2与Cl、C2组成阻容低通滤波器，用于过滤杂波 干扰分量。量程档选择电阻R4、R5、R6 —端接电源VCC，另外一端分别接Rxl.、Rx2、Rx3，分 别对应不同电导率的液体介质，这里可对三种不同电导率的液体设定三个量程，根据实际 需要可以更换相应电阻改变量程或增加量程选择档数。Rxl、Rx2、Rx3为可变电阻网络，可 以通过变阻器或电阻串、并联等方式实现，用于补偿电接点信号检测电路产生的电压误差。 JP1、JP2、JP3为不同量程选择用的跳线开关，每次选择其中一个，选择时应使量程档选择电 阻的阻值大于待测液体电阻阻值。R3为分压电阻，这里选取与检测电阻Rl相同的阻值20K， R3的一端接电源负端VEE，一端接跳线开关并与U4的引脚2相连，该点的电压作为比较器 预置比较参考电压VEF。U4的输出端引脚1与单片机RBO 口即引脚21相连。输出电路部分，01、02、03、04为光电隔离器，01、02、03、04的引脚8、6均与VCC相 连，01、02、03、04的引脚7、5与显示控制电路相连。Rbl Rb8为限流电阻。Rbl、Rb2—端 与01的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb3、Rb4 一端与02的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb5、Rb6 —端与03的引脚1、3相连，另一与VDD相连；Rb7、Rb8 —端与04的引脚1、 3相连，另一与VDD相连。01的引脚2、4与单片机的RCO、RCl 口即引脚11、12相连；02的 引脚2、4与单片机的RC2、RC3 口即引脚13、14相连；03的引脚2、4与单片机的RC4、RC5 口 即引脚15,16相连；04的引脚2、4与单片机的RC6、RC7 口即引脚17,18相连。显示控制电路可任意选用常规电路，如经三极管放大后驱动继电器等，将输出电 路送过来的接点导通信号转换为显示及控制信号。单片机电路部分，Ul为本发明采用的单片机PIC18F258，U1的引脚20接电源VDD， 引脚8、19接电源地VSS;引脚1、9、10、27、28所接电容、晶振、插座、电阻、二极管等器件组 成单片机辅助电路，用于为单片机提供时钟信号以及单片机程序的输入及调试。Ul的引脚 4、7分别与U2、U3的使能端引脚6相连；Ul的引脚22、23、24分别与U2、U3的输入端引脚 1、2、3相连；Ul的引脚21与U4的输出端引脚1相连；Ul的引脚11、12、13、14、15、16、17、18 与输出电路相连。本发明的工作过程及原理，其中1表示高电平，0表示低电平单片机Ul按程序将 RA2、RA5 口初始状态均置为0，U2、U3的使能端口 E3为0，使端口 YO Y7为1。与U2、U3 的YO 口相连的脉冲电路部分的光电隔离器V1、V2的引脚4也是高电平，所以Vl和V2的输 出端均处于截止状态，电流不导通。接着单片机程序先将RB1、RB2、RB3 口都置0，经3_8译 码器U2、U3后译码后选择输出端口为YO 口。单片机Ul接着将RA2 口置1即高电平，U2使 能端E3有效，其YO端口由高电平状态转变为低电平状态，与之相连的Vl的引脚4也为低 电平，Vl输出端均导通，电压从VCC经Vl的引脚8、7，小型二极管VDl到达电接点SWl的电 极B处，此时V2输出端均截止。若电接点SWl的电极A、B间没有液体，则从电接点SWl的电极A、B到检测电阻Rl 的回路没有电流，Rl的引脚1处的待测电压YIN为0，经U4组成的比较器与VEF比较后，比 较器U4的输出端引脚1的电压输出低电平，该结果送至Ul的RBO 口，单片机Ul判断SWl 不导通，RCO 口输出高电平，对应输出电路的光电隔离器01的输入引脚1、2和对应输出引 脚8、7均截止，接点不导通。若电接点SWl的电极A、B间有液体，则电流从电接点SWl的电极B经液体到达电 极A，再经过Vl的引脚6、5，经过小型二极管VD2沿回路到达检测电阻R1，经Rl到达电源的 负端VEE，Rl的引脚1处的待测电压VIN，经U4组成的比较器与VEF比较，当YIN大于VEF 时，比较器U4的输出端引脚1的电压输出高电平，该结果经光电隔离器TO转换后送至Ul 的RBO 口，单片机Ul判断SWl导通，RCO 口输出低电平，对应输出电路的光电隔离器01的 输入引脚1、2和对应输出引脚8、7导通，接点导通。接着单片机Ul将RA2 口置0，再将RA5 口置1，U2使能端E3低，其YO端口由低电 平状态转变为高电平状态，与之相连的Vl的引脚4也为高电平，Vl输出端均截止。而U3使 能端E3有效，其YO端口由高电平状态转变为低电平状态，与之相连的V2的引脚4也为低 电平，V2输出端均导通，电压从VCC经V2的引脚8、7，小型二极管VD3到达电接点SWl的电 极A处，此时Vl输出端均截止。电流从电接点SWl的电极A经液体到达电极B，再经过V2 的引脚6、5，经过小型二极管VD4沿回路到达检测电阻R1，经Rl到达电源负端VEE，Rl的引 脚1处的待测电压VIN，经U4组成的比较器与VEF比较，当VIN大于VEF时，比较器U4的输 出端引脚1的电压输出高电平，该结果经光电隔离器U5转换后送至Ul的RBO 口，单片机Ul判断SWl导通，RCO 口输出低电平，对应输出电路的光电隔离器01的输入引脚1、2和对应 输出引脚8、7导通，接点导通。同时电流从电极A流向电极B，与之前电流从电极B流向电 极A方向相反，大小相等。两个电流时间通过单片机程序设定成一致并且都控制在毫秒级， 这种正负对称脉冲电流就在检测电接点通断的同时较好的完成了去极化过程，并且减少了 电极检测时的通电时间，减少了电极材料的腐蚀。在对电接点SWl检测完成后，程序将单片机Ul的RA2、RA5 口置0，U2、U3的使能 端口 E3为低电平，其输出端口 YO Y7为均为1。光电隔离器V1、V2输出端均截止。接着 单片机程序将RBl 口置1、RB2、RB3 口置0，经3_8译码器U2、U3后译码后选择输出端口为 Yl 口。重复上述过程，完成对电接点SW2的检测。同理接下来完成对电接点SW3 SW8的 检测。对于两路电接点检测之间的时间间隔，可以根据测量需要，在满足测量需要的情 况下加大间隔时间，同样可以减少被液体浸没的电极的通电时间，减少电极的腐蚀。循环重复上述过程，即可完成对8路电接点液位的信号检测。
权利要求
一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，包括电源电路、脉冲电路、电接点测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路，其特征在于单片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连，单片机电路发出控制指令给电接点测量通道选择电路，在一个检测周期内电接点测量通道选择电路依次选择待测液位电接点，每次选择一路，控制脉冲电路在电接点液位电极上施加对称的正负脉冲，施加脉冲时多通道电接点信号检测电路将检测电阻上的电压与预置比较参考电压进行比较，比较结果送至单片机，单片机接收后判断电极是否被液体浸没，并将结果送至输出电路，输出电路将单片机的输出转变为接点信号，送至显示控制电路进行显示和控制，一个检测周期内一路电接点检测完毕后，接着进行下一路电接点的检测，如此循环，全部通道液位电接点检测完毕后，接着进入下一个检测周期，即可完成对多路电接点液位的检测。
全文摘要
本发明公开一种时分复用多通道的电接点液位检测电路，包括电源电路、脉冲电路、电接点测量通道选择电路、多通道电接点信号检测电路、单片机电路、输出电路、显示控制电路；单片机电路输出端分别与电接点测量通道选择电路、输出电路、显示控制电路相连；单片机输入端与多通道电接点信号检测电路输出端相连；电接点测量通道选择电路与脉冲电路相连；脉冲电路与电接点的电极连接组成回路，与多通道电接点信号检测电路输入端相连。本发明利用时分复用技术，减少了电接点电极通电时间，采用单片机控制的脉冲瞬时测量电路，有效保证通过电极正负电流的对称性，利用电压比较检测技术，测量精度高。
文档编号G01F23/24GK101995283SQ200910162328
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者万嵩, 孙建华, 徐斌, 高炼 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所