专利名称：一种电容式液位变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液体液位测量装置，特别是一种电容式液位变送器。
背景技术：
目前，液位变送器种类众多，按测量原理主要分为压力式、浮子式，电容式。电容式 液位变送器利用电容随液位变化的原理，并最终将其转换为标准输出信号，这种变送器具 有结构简单，性价比高等优点，应用日益广泛。然而，测量的介质通常容易受到环境影响，并 对电路稳定性依赖较高，造成变送器输出不稳定。近年来，不少变送器采用两个电容传感器 测量液位，并将结果对比，从而消除了介质对系统的影响；亦有不少变送器在结构上加入了 消波器，减少了液面抖动现象，提高了变送器性能。但这种变送器结构复杂，成本高，限制了 推广。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种输出稳定、结构简单、性价比高的电容 式液位变送器。为了解决上述技术问题，本实用新型的一种电容式液位变送器，包括电容传感器、 C/F转换电路、中央处理单元和输出调理电路，其中电容传感器的输出端与C/F转换电路相 连，C/F转换电路的输出端与中央处理单元相连，中央处理单元的输出端与输出调理电路相 连。作为上述技术方案的改进，所述电容传感器包括外筒和设置于外筒内的内芯，该 外筒端部连接有法兰。作为上述技术方案的改进，所述外筒的内侧以及内芯外壁涂覆有塑性涂料；所述 外筒内底部设置有圆锥形卸油机构；所述外筒侧壁交错开有若干卸油口。作为上述技术方案的改进，所述法兰上设置有电路板，该电路板将C/F转换电路、 中央处理单元和输出调理电路容置其中；所述电路板外部设置有外壳；所述外壳内壁贴有 锡纸。作为上述技术方案的改进，所述中央处理单元为带电流输出DA的C8051F单片机。本实用新型的有益效果是这种电容式液位变送器由于采用了上述结构，使用了 数字化测量方法，直接将电容量转为数字信号，省去了 AD转换的中间环节，利用中央处理 单元数据处理的优势，实现了液位测量的高精度与智能化，并且具有数字电路抗干扰强的 特点，从而提高了转换的准确度以及稳定性。同时，结构设计简单紧凑、硬件电路稳定、软件 代码运行高效，加之多种软硬件抗干扰措施使得该液位变送器具有测量介质广泛、量程宽、 输出信号稳定、温漂小的特点，应用范围较广。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。[0011]

图1是本实用新型的结构图示意图；图2是本实用新型的原理框图；图3是本实用新型的C/F转换电路图；图4是本实用新型的输出调理电路图；图5是本实用新型的程序流程图。
具体实施方式
参照图1、图2，本实用新型的一种电容式液位变送器，包括电容传感器、C/F转换 电路、中央处理单元和输出调理电路，其中电容传感器的输出端与C/F转换电路相连，C/F 转换电路的输出端与中央处理单元相连，中央处理单元的输出端与输出调理电路相连。这 种电容式液位变送器由于采用了上述结构，使用了数字化测量方法，直接将电容量转为数 字信号，省去了 AD转换的中间环节，利用中央处理单元数据处理的优势，实现了液位测量 的高精度与智能化，并且具有数字电路抗干扰强的特点，从而提高了转换的准确度以及稳 定性。同时，结构设计简单紧凑、硬件电路稳定、软件代码运行高效，加之多种软硬件抗干扰 措施使得该液位变送器具有测量介质广泛、量程宽、输出信号稳定、温漂小的特点，应用范 围较广。在本实施例中，所述电容传感器包括外筒1和设置于外筒1内的内芯2，该外筒1 端部连接有法兰3。所述外筒1的内侧以及内芯2外壁涂覆有塑性涂料，降低了油的附着 度，有效的抑制了虚拟液位的产生。所述外筒1内底部设置有圆锥形卸油机构4，提高了液 位降低速度，减少了底部液位囤积现象。所述外筒1侧壁交错开有若干卸油口 5，能使传感 器内部液位与所测液位保持一致，在一定程度上提高了传感器的灵敏度与精度。外筒与内芯构成电容的两极，经计算分析，得到该电容的公式，如下所示(a)式中Qj-------初始电容；ε-------介电常数；h-------液位高度；R-------外筒半径；r--------内芯半径可知，当介电常数不变时，电容输出与液位成线性关系。所述法兰3上设置有电路板6，该电路板6将C/F转换电路、中央处理单元和输出 调理电路容置其中。电路板6共有两块，单片机核心处理单元单独放在一个电路板上，其他 器件置于另一块，这样不仅能减少其它器件对单片机的影响，同时也节省了空间，这种一体 化结构能在恶劣的环境下工作，尤其适合工业应用。所述电路板6外部设置有外壳7，所述 外壳7内壁贴有锡纸，能有效的减少电磁干扰。C/F转换电路是一种以555为核心的多谐振荡器，由公式(a)可知，当液位发生变 化时，电容也会呈线性的发生变化，电容的改变会引起充放电时间发生变化，从而得到有规律的脉冲信号。本实用新型的C/F转换电路原理图如图3所示，根据555多谐振荡器原理可知，电 容放电时间为TL=R2(C3+C4+CX)1η2(b)充电所需时间为TH= (R1+R2(C3+C4+CX)ln2(c)故频率为f=l/( TL+ ΤΗ) =1/( (R1+2R2) (C3+C4+CX) 1η2)(d)因此，电路输出的频率仅与R和C相关，当R1、R2、C3、C4保持不变时，结果只与Cx 相关，并且与Cx的倒数成线性关系。利用这一原理，通过单片机对脉冲计数，便可以测出液 位的高低。在本实用新型的电路中，电容传感器(CX)的输出端与C/F转换电路(图3)相连，C/ F转换电路的输出端与中央处理单元相连，中央处理单元的输出端与输出调理电路(图4) 相连。在上述电路中，中央处理单元为一带电流输出DA的C8051F单片机。C/F转换电路 包括555定时器、及其外围电阻Rl、R2，电容Cl、C2、C3、C4、C5，电感Li。输出调理电路包 括XTRl 15及其外围电容C6、C7、C8，二极管Dl、D2，三极管Ql。在本实例中，中央处理单元 及C/F转换电路由XTR115第8引脚供电。本实用新型所采用的电容传感器为一插入式圆柱形电容传感器，它将液位的高度 转换为电容的大小，C/F转换电路再将电容值转换成脉冲输出，单片机采集脉冲，滤波，并对 其进行温度补偿及线性修正，然后通过DA输出，经过输出调理电路得到标准的Γ20ΜΑ信 号。软件流程图如图5所示。以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型 目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电容式液位变送器，其特征在于包括电容传感器、C/F转换电路、中央处理单元 和输出调理电路，其中电容传感器的输出端与C/F转换电路相连，C/F转换电路的输出端与 中央处理单元相连，中央处理单元的输出端与输出调理电路相连。
2.根据权利要求1所述的电容式液位变送器，其特征在于所述电容传感器包括外筒 (1)和设置于外筒(1)内的内芯(2)，该外筒(1)端部连接有法兰(3)。
3.根据权利要求2所述的电容式液位变送器，其特征在于所述外筒(1)的内侧以及内 芯(2)外壁涂覆有塑性涂料。
4.根据权利要求2所述的电容式液位变送器，其特征在于所述外筒(1)内底部设置有 圆锥形卸油机构(4)。
5.根据权利要求2所述的电容式液位变送器，其特征在于所述外筒(1)侧壁交错开有 若干卸油口(5)。
6.根据权利要求2所述的电容式液位变送器，其特征在于所述法兰(3)上设置有电路 板(6)，该电路板(6)将C/F转换电路、中央处理单元和输出调理电路容置其中。
7.根据权利要求6所述的电容式液位变送器，其特征在于所述电路板(6)外部设置有 外壳(7)。
8.根据权利要求7所述的电容式液位变送器，其特征在于所述外壳(7)内壁贴有锡纸。
9.根据权利要求2所述的电容式液位变送器，其特征在于所述中央处理单元为带电流 输出DA的C8051F单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种电容式液位变送器，包括电容传感器、C/F转换电路、中央处理单元和输出调理电路，其中电容传感器的输出端与C/F转换电路相连，C/F转换电路的输出端与中央处理单元相连，中央处理单元的输出端与输出调理电路相连，这种电容式液位变送器直接将电容量转为数字信号，省去了AD转换的中间环节，利用中央处理单元数据处理的优势，实现了液位测量的高精度与智能化，并且具有数字电路抗干扰强的特点，从而提高了转换的准确度以及稳定性。同时，结构设计简单紧凑、硬件电路稳定、软件代码运行高效，加之多种软硬件抗干扰措施使得该液位变送器具有测量介质广泛、量程宽、输出信号稳定、温漂小的特点，应用范围较广。
文档编号G01F23/26GK201859000SQ20102061491
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者严平, 李炳蔚 申请人:新会康宇测控仪器仪表工程有限公司