专利名称：数字射频导纳连续料位计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种料位计。特别是涉及一种能够实现远程调试的数字射频导纳连续料位计。
背景技术：
随着工业自动化的不断发展，新型智能仪表的作用也日益突出。智能化、集成化、 微电子技术、计算机技术、软件技术、现场总线技术的发展，特别是单片机的出现及其性能的日臻完善，使仪表具有智能性，具有一定的可控能力和数据处理能力，如自诊断、自校正、自选量程、数字滤波等，无须增加硬件电路，只需编制相应程序便可以实现，将大大提高仪器仪表的可靠性、经济性和准确性。另外，许多超强功能的单片机的不断涌现，将许多原来由外部芯片完成的功能如A/D、D/A等功能全部集成进CPU，使电路板的尺寸大大减小。 近年来，随着新材料、微电子工艺技术、精密微细加工技术的发展，促进了检测传感器的变革，使之向小型化、集成化、智能化方向发展，可以将整个测量电路作成一块专用电路，既有利于生产，又可提高产品的稳定性。专利号为ZL 200820144944. 6的专利公开了一种三端式射频导纳连续料位计，包括有振荡器、交流驱动电路、三端传感器、误差放大电路、全波解调电路、低通滤波电路、输出电路，其中，振荡器、交流驱动电路、全波解调电路、低通滤波电路和输出电路依次相连， 振荡器还连接三端传感器，三端传感器连接误差放大电路，而误差放大电路分别连接交流驱动电路和全波解调电路。三端传感器包括有由里至外依次设置的探头端、绝缘层、屏蔽层、绝缘层和地层，其中所述的屏蔽层采用导电材料构成，其中，所述的探头端通过电阻 R49、电容C0、C46连接误差放大电路。其探头上方形成等势面，只有等势面内的物料接触探头，探头与地通过物料才能形成回路，产生有效信号。适用于钢铁、电力、水泥工业等。但是， 现有的三端式射频导纳连续料位计存在有垂直安装在传感器根部挂料的问题，并不能够与计算机通信，不能实现远程调试。很难适用智能化、集成化、微电子技术、计算机技术、软件技术、现场总线技术的发展。
发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够克服现有技术的不足，实现远程控制的数字射频导纳连续料位计。本发明所采用的技术方案是一种数字射频导纳连续料位计，包括有三端式射频导纳连续料位计，还设置有接收三端式射频导纳连续料位计输出的测量信号的信号输出电路，与信号输出电路相连，接收信号输出电路的输出信号的单片机控制电路，与单片机控制电路相连用于与外部计算机进行通信及4-20mA输出的HART通信电路，与单片机控制电路相连用于输出电源及用于提供电源和回路信号的输出电路，所述的HART通信电路还与输出电路相连接，还设置有电源供电电路和芯片供电电路，所述的电源供电电路分别连接单片机控制电路、HART通信电路、芯片供电电路、信号输出电路和输出电路，所述的芯片供电
4电路还连接输出电路。所述的输出电路包括有集成块U2，所述集成块U2的1脚接电源VDD，2、3脚均通过电容ClO接地，5、6、7脚连接单片机控制电路，9脚接地，10、11、12脚分别对应通过电容C5、 C6、C7接地，4脚分别通过电容C8至电源输出端VCCA，和依次通过电容C8、电容C9接地， 15、16脚分别连接场效应管Q8的源极、通过电容C9接地以及至电源输出端VCCA，8脚通过电容C2接地，13脚通过电阻Rl与电容C4的串联接地，14脚通过电容C3、电阻Rl和电容C4 的串联接地，所述的场效应管Q8的栅极通过电阻Rl与电容C4的串联接地，场效应管Q8的漏极通过电容Cl接地，所述场效应管Q8的漏极还通过二极管CR2接电源输入接口 Pl的1 脚，场效应管Q8的漏极还连接HART通信电路和电源供电电路，所述集成块U2的8脚连接电源输入接口 Pl的2脚，电源输入接口 Pl的3脚接地，所述电源输入接口 Pl的1脚连接电源供电电路中的P91端，还通过二极管CR2连接电源供电电路中的P92端，还设置有跳块 P2，电源输出端VCCA通过跳块P2连接单片机控制电路、芯片供电电路和信号输出电路。所述的HART通信电路包括有集成块U7，集成块U7的18脚通过电容C39接地，17 脚通过电容C38接地，18脚和17脚通过晶体电容Y2相连接，10脚通过电阻似6分别连接 1、3、4、5、6、11、12、19、20、28脚，集成块U7的2、13、21、30脚至电源VCC，还通过三个电容 C35、C36、C37的并联接地，22、23、25、沈脚接单片机控制电路，7脚通过电容C33接输出电路的OTXA端，16脚通过电容C31接地，15脚分别通过电阻R20与电容C31的串联接地、通过电阻Ri8与电阻R17的串联接地、依次通过电阻R18与电容以9和电容以8接电源供电电路的电源U+以及电阻R18与电容以9和电阻R16接地，14脚依次通过电阻R19、电容C30、 电容以9和电容以8接电源供电电路的电源U+，还依次通过电阻R19、电容C30及电阻R17 接地，以及通过电阻R21接地，依次通过电阻R22和电容C32接地，8脚分别连接电容C32、 电阻R24、电阻R10、稳压二极管CR31和电容C34，所述电容C32的另一端接地，电阻R24的另一端接9脚，还通过电阻R25接地，电阻RlO至电源VCC端，稳压二极管CR31的另一端接地，电容C34的另一端接地。所述的芯片供电电路包括有集成块U4，集成块U4的1脚分别通过电阻Rll接输出电路的电源端VCCB，依次通过电阻RlO和电阻R9接地，通过电感Ll接单片机控制电路，以及通过电容C25接地，3、4脚接地，7脚通过电阻R9接地，5脚通过二极管CR7接地，6脚分别通过电阻R13与电阻R12的串联接地，通过电容以6接地，依次通过电阻Rl5和电容C27接地，以及依次通过电阻R15和电阻R14接电源供电电路的电源VC，8脚通过电阻R12接地。所述的电源供电电路包括有电容C22、稳压二极管CR4、稳压二极管CR5、稳压二极管CR6、电容C23以及电容CM相并联，并联后的一端至电源VC分别接芯片供电电路和信号输出电路，有运算放大器U8，所述的运算放大器U8的2脚通过电阻R6至电源VC，还直接接地，以及通过电位器R7接地，3脚通过电阻R8至电源VC，还连接场效应管Q9的漏极，4脚接地，6脚分别通过电容C21接地，通过电阻R5至电源VC，以及通过电阻R4接场效应管Ql 的栅极，所述场效应管Ql的源极至电源VC，漏极通过电容C20接地，以及至电源U+端分别连接输出电路和HART通信电路，所述场效应管Q9的源极通过稳压二极管CR3分别接地以及接电位器R7的可调端，栅极分别接单片机控制电路以及通过电阻R61至电源VCC，还设置有用于监测回路电流的电源端测试点P9，电源端测试点P9连接输出电路。所述的信号输出电路包括有运算放大器TOB和运算放大器U3A，所述运算放大器U3B的5脚通过电容C80接地，还连接来自于三端式射频导纳连续料位计中信号采样电路的SIGNE端，6脚和7脚通过电位器R41接地，电位器R41的可调端连接运算放大器U3A的 2脚，并还通过电阻R44连接运算放大器U3A的1脚，该1脚还分别连接AD至单片机控制电路，及依次通过电阻RlOO和二极管CR100接输出电路的电源VCCA端。本发明的数字射频导纳连续料位计，解决了现有技术所存在的垂直安装在传感器根部挂料问题，提高了整个系统稳定性，带HART协议，能够和计算机通信，实现远程调试。
图1是本发明的整体构成框图；图2是本发明输出电路的电路原理图；图3是本发明单片机控制电路的电路原理图；图4是本发明HART通信电路的电路原理图；图5是本发明芯片供电电路的电路原理图；图6是本发明电源供电电路的电路原理图；图7是本发明信号输出电路的电路原理图。其中1:输出电路2:单片机控制电路3:HART通信电路4 芯片供电电路5:电源供电电路6:信号输出电路
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的数字射频导纳连续料位计做出详细说明。如图1所示，本发明的数字射频导纳连续料位计，包括有三端式射频导纳连续料位计，还设置有接收三端式射频导纳连续料位计输出的测量信号的信号输出电路6，与信号输出电路6相连，接收信号输出电路6的输出信号的单片机控制电路2，与单片机控制电路 2相连用于与外部计算机进行通信及4-20mA输出的HART通信电路3，与单片机控制电路2 相连用于提供电源和回路信号的输出电路1，所述的HART通信电路3还与输出电路1相连接，还设置有电源供电电路5和芯片供电电路4，所述的电源供电电路5分别连接单片机控制电路2、HART通信电路3、芯片供电电路4、信号输出电路6和输出电路1，所述的芯片供电电路4还连接输出电路1。如图2所示，所述的输出电路1包括有集成块U2，所述集成块U2的型号为AD421。 所述集成块U2的1脚接电源VDD，2、3脚均通过电容ClO接地，5、6、7脚连接单片机控制电路2，9脚接地，10、11、12脚分别对应通过电容C5、C6、C7接地，4脚分别通过电容C8至电源输出端VCCA，和依次通过电容C8、电容C9接地，15、16脚分别连接场效应管Q8的源极、 通过电容C9接地以及至电源输出端VCCA，8脚通过电容C2接地，13脚通过电阻Rl与电容 C4的串联接地，14脚通过电容C3、电阻Rl和电容C4的串联接地，所述的场效应管Q8的栅极通过电阻Rl与电容C4的串联接地，场效应管Q8的漏极通过电容Cl接地，所述场效应管 Q8的漏极还通过二极管CR2接电源输入接口 Pl的1脚，场效应管Q8的漏极还连接HART通信电路3和电源供电电路5，所述集成块U2的8脚连接电源输入接口 Pl的2脚，电源输入接口 Pl的3脚接地，所述电源输入接口 Pl的1脚连接电源供电电路5中的P91端，还通过二极管CR2连接电源供电电路5中的P92端，还设置有跳块P2，电源输出端VCCA通过跳块 P2连接单片机控制电路2、芯片供电电路4和信号输出电路6。如图3所示，所述的单片机控制电路2采用单片机U1，其型号为MSP430F449。如图4所示，所述的HART通信电路3包括有集成块U7，所述集成块U7的型号为 SD2015。集成块U7的18脚通过电容C39接地，17脚通过电容C38接地，18脚和17脚通过晶体电容Y2相连接，10脚通过电阻似6分别连接1、3、4、5、6、11、12、19、20、28脚，集成块 U7的2、13、21、30脚至电源VCC，还通过三个电容C35、C36、C37的并联接地，22、23、25、26 脚接单片机控制电路2，7脚通过电容C33接输出电路1的OTXA端(U2的脚10)，16脚通过电容C31接地，15脚分别通过电阻R20与电容C31的串联接地、通过电阻R18与电阻R17的串联接地、依次通过电阻R18与电容以9和电容以8接电源供电电路5的电源U+以及电阻 R18与电容以9和电阻R16接地，14脚依次通过电阻R19、电容C30、电容以9和电容以8接电源供电电路5的电源U+，还依次通过电阻R19、电容C30及电阻R17接地，以及通过电阻 R21接地，依次通过电阻R22和电容C32接地，8脚分别连接电容C32、电阻R24、电阻RlO、稳压二极管CR31和电容C34，所述电容C32的另一端接地，电阻R24的另一端接9脚，还通过电阻R25接地，电阻RlO至电源VCC端，稳压二极管CR31的另一端接地，电容C34的另一端接地。如图5所示，所述的芯片供电电路4包括有集成块U4，所述集成块U4的型号为 MAX639。集成块U4的1脚分别通过电阻Rll接输出电路1的电源端VCCB，依次通过电阻 RlO和电阻R9接地，通过电感Ll接单片机控制电路2，以及通过电容C25接地，3、4脚接地， 7脚通过电阻R9接地，5脚通过二极管CR7接地，6脚分别通过电阻R13与电阻R12的串联接地，通过电容以6接地，依次通过电阻R15和电容C27接地，以及依次通过电阻R15和电阻R14接电源供电电路5的电源VC，8脚通过电阻R12接地。如图6所示，所述的电源供电电路5包括有电容C22、稳压二极管CR4、稳压二极管CR5、稳压二极管CR6、电容C23以及电容CM相并联，并联后的一端至电源VC分别接芯片供电电路4和信号输出电路6，有运算放大器U8，所述运算放大器U8的型号为TLC271。 所述的运算放大器U8的2脚通过电阻R6至电源VC，还直接接地，以及通过电位器R7接地， 3脚通过电阻R8至电源VC，还连接场效应管Q9的漏极，4脚接地，6脚分别通过电容C21接地，通过电阻R5至电源VC，以及通过电阻R4接场效应管Ql的栅极，所述场效应管Ql的源极至电源VC，漏极通过电容C20接地，以及至电源U+端分别连接输出电路1和HART通信电路3，所述场效应管Q9的源极通过稳压二极管CR3分别接地以及接电位器R7的可调端，栅极分别接单片机控制电路2以及通过电阻R61至电源VCC，还设置有用于监测回路电流的电源端测试点P9。如图7所示，所述的信号输出电路6包括有运算放大器TOB和运算放大器U3A，所述运算放大器U;3B和运算放大器U3A的型号为LT1078。所述运算放大器TOB的5脚通过电容C80接地，还连接来自于三端式射频导纳连续料位计中信号采样电路的SIGNE端，6脚和 7脚通过电位器R41接地，电位器R41的可调端连接运算放大器U3A的2脚，并还通过电阻 R44连接运算放大器U3A的1脚，该1脚还分别连接AD至单片机控制电路2，及依次通过电阻RlOO和二极管CR100接输出电路(1)的电源VCCA端。
权利要求1.一种数字射频导纳连续料位计，包括有三端式射频导纳连续料位计，其特征在于，还设置有接收三端式射频导纳连续料位计输出的测量信号的信号输出电路(6)，与信号输出电路(6)相连，接收信号输出电路(6)的输出信号的单片机控制电路0)，与单片机控制电路⑵相连用于与外部计算机进行通信及4-20mA输出的HART通信电路(3)，与单片机控制电路( 相连用于输出电源及用于提供电源和回路信号的输出电路(1)，所述的HART通信电路(3)还与输出电路(1)相连接，还设置有电源供电电路(5)和芯片供电电路，所述的电源供电电路(5)分别连接单片机控制电路0)、HART通信电路(3)、芯片供电电路0)、 信号输出电路(6)和输出电路(1)，所述的芯片供电电路还连接输出电路(1)。
2.根据权利要求1所述的数字射频导纳连续料位计，其特征在于，所述的输出电路(1) 包括有集成块U2，所述集成块U2的1脚接电源VDD，2、3脚均通过电容ClO接地，5、6、7脚连接单片机控制电路O)，9脚接地，10、11、12脚分别对应通过电容C5、C6、C7接地，4脚分别通过电容C8至电源输出端VCCA，和依次通过电容C8、电容C9接地，15、16脚分别连接场效应管Q8的源极、通过电容C9接地以及至电源输出端VCCA，8脚通过电容C2接地，13脚通过电阻Rl与电容C4的串联接地，I4脚通过电容C3、电阻Rl和电容C4的串联接地，所述的场效应管Q8的栅极通过电阻Rl与电容C4的串联接地，场效应管Q8的漏极通过电容Cl接地，所述场效应管Q8的漏极还通过二极管CR2接电源输入接口 Pl的1脚，场效应管Q8的漏极还连接HART通信电路(3)和电源供电电路(5)，所述集成块U2的8脚连接电源输入接口 Pl的2脚，电源输入接口 Pl的3脚接地，所述电源输入接口 Pl的1脚连接电源供电电路( 中的P91端，还通过二极管CR2连接电源供电电路(5)中的P92端，还设置有跳块 P2，电源输出端VCCA通过跳块P2连接单片机控制电路O)、芯片供电电路(4)和信号输出电路(6)。
3.根据权利要求1所述的数字射频导纳连续料位计，其特征在于，所述的HART通信电路(3)包括有集成块U7，集成块U7的18脚通过电容C39接地，17脚通过电容C38接地，18 脚和17脚通过晶体电容Y2相连接，10脚通过电阻R26分别连接1、3、4、5、6、11、12、19、20、 观脚，集成块U7的2、13、21、30脚至电源￥0，还通过三个电容035、036、037的并联接地， 22、23、25J6脚接单片机控制电路(2)，7脚通过电容C33接输出电路(1)的OTXA端，16脚通过电容C31接地，15脚分别通过电阻R20与电容C31的串联接地、通过电阻R18与电阻 R17的串联接地、依次通过电阻R18与电容以9和电容以8接电源供电电路(5)的电源U+ 以及电阻R18与电容以9和电阻R16接地，14脚依次通过电阻R19、电容C30、电容以9和电容以8接电源供电电路(5)的电源U+，还依次通过电阻R19、电容C30及电阻R17接地，以及通过电阻R21接地，依次通过电阻R22和电容C32接地，8脚分别连接电容C32、电阻R24、 电阻R10、稳压二极管CR31和电容C34，所述电容C32的另一端接地，电阻R24的另一端接 9脚，还通过电阻R25接地，电阻RlO至电源VCC端，稳压二极管CR31的另一端接地，电容 C34的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的数字射频导纳连续料位计，其特征在于，所述的芯片供电电路(4)包括有集成块U4，集成块U4的1脚分别通过电阻Rll接输出电路(1)的电源端VCCB， 依次通过电阻RlO和电阻R9接地，通过电感Ll接单片机控制电路(2)，以及通过电容C25 接地，3、4脚接地，7脚通过电阻R9接地，5脚通过二极管CR7接地，6脚分别通过电阻R13 与电阻R12的串联接地，通过电容以6接地，依次通过电阻R15和电容C27接地，以及依次通过电阻R15和电阻R14接电源供电电路(5)的电源VC，8脚通过电阻R12接地。
5.根据权利要求1所述的数字射频导纳连续料位计，其特征在于，所述的电源供电电路( 包括有电容C22、稳压二极管CR4、稳压二极管CR5、稳压二极管CR6、电容C23以及电容CM相并联，并联后的一端至电源VC分别接芯片供电电路(4)和信号输出电路(6)，有运算放大器U8，所述的运算放大器U8的2脚通过电阻R6至电源VC，还直接接地，以及通过电位器R7接地，3脚通过电阻R8至电源VC，还连接场效应管Q9的漏极，4脚接地，6脚分别通过电容C21接地，通过电阻R5至电源VC，以及通过电阻R4接场效应管Ql的栅极，所述场效应管Ql的源极至电源VC，漏极通过电容C20接地，以及至电源U+端分别连接输出电路 (1)和HART通信电路(3)，所述场效应管Q9的源极通过稳压二极管CR3分别接地以及接电位器R7的可调端，栅极分别接单片机控制电路( 以及通过电阻R61至电源VCC，还设置有用于监测回路电流的电源端测试点P9，电源端测试点P9连接输出电路(1)。
6.根据权利要求1所述的数字射频导纳连续料位计，其特征在于，所述的信号输出电路(6)包括有运算放大器TOB和运算放大器U3A，所述运算放大器TOB的5脚通过电容C80 接地，还连接来自于三端式射频导纳连续料位计中信号采样电路的SIGNE端，6脚和7脚通过电位器R41接地，电位器R41的可调端连接运算放大器U3A的2脚，并还通过电阻R44连接运算放大器U3A的1脚，该1脚还分别连接AD至单片机控制电路( ，及依次通过电阻 RlOO和二极管CR100接输出电路(1)的电源VCCA端。
专利摘要一种数字射频导纳连续料位计，包括有三端式射频导纳连续料位计，接收三端式射频导纳连续料位计输出的测量信号的信号输出电路，与信号输出电路相连的单片机控制电路，与单片机控制电路相连用于与外部计算机进行通信及4-20mA输出的HART通信电路，与单片机控制电路相连的输出电路，所述的HART通信电路还与输出电路相连接，还设置有电源供电电路和芯片供电电路，所述的电源供电电路分别连接单片机控制电路、HART通信电路、芯片供电电路、信号输出电路和输出电路，所述的芯片供电电路还连接输出电路。本实用新型解决了现有技术所存在的垂直安装在传感器根部挂料问题，提高了整个系统稳定性，带HART协议，能够和计算机通信，实现远程调试。
文档编号G01F23/22GK202255544SQ20112037120
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者王耀栋 申请人:天津滨海耐特自动化仪表有限公司