一種超聲波液位監控裝置的製作方法
2023-10-20 07:46:12 1
專利名稱：一種超聲波液位監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液位監控技術領域，具體涉及一超聲波液位監控裝置。 技術背景液位的監控幾乎遍及生產與生活的各個領域，現在人們對液位監控技術的要求是 監控精度要高，能適應各種特殊的自然環境，並且能提供持續的傳感信號。目前比較常規 的液位監控設備有雷射液位監控設備和光纖液位監控設備。對於雷射液位監控設備來說， 它具有安全可靠性高，設備抗幹擾能力強的優點，但是它的光學鏡頭容易受到汙染，嚴重影 響到了監控準確性；對於光纖液位監控設備來說，它具有不怕腐蝕抗電磁幹擾，體積小等優 點，但是它的設備機械機構比較複雜，故障機率較高，安裝也比較複雜，增加了液位監控的 工作成本。
發明內容本實用新型的目是針對上述技術問題，提供一種安全可靠、適應性廣、設備結構簡 單的超聲波液位監控裝置。為實現此目的，本實用新型所設計的一種超聲波液位監控裝置，它包括超聲波發 射模塊、信號接收模塊、帶顯示器的微控制器，其中，所述信號接收模塊的信號輸出端連接 微控制器的信號輸入端，所述超聲波發射模塊的信號輸入端連接微控制器的信號輸出端。它還包括液位判斷模塊，液位判斷模塊的信號輸出端連接微控制器的信號輸入 端，所述信號接收模塊的信號輸出端連接液位判斷模塊的信號輸入端。所述超聲波發射模塊包括超聲波發生器B和由控制晶片IC、電容Cl C2、電阻 Rl R2、電位器W組成的方波發生器，其中，電源Ucc連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一 端接入控制晶片IC的復位端和電源電壓端，電阻Rl的另一端還通過電容C2接地，控制芯 片IC的門限端和輸出端之間串聯有電阻R2和電位器W的電阻，控制晶片IC的觸發端連接 電位器W的抽頭，控制晶片IC的觸發端還連接於電容Cl的一端，電容Cl的另一端通過超 聲波發生器B接入控制晶片IC的輸出端，控制晶片IC的接地端連接電容Cl的另一端。所述信號接收模塊包括電晶體BGl BG4、電阻Rl R7、二極體Dl D2、電容 Cl C2、電位器Wl和超聲波接收器C，其中，電晶體BGl的發射極和基極之間連接超聲波 接收器C，電晶體BGl的集電極和基極之間連接電阻R2，電晶體BGl的發射極接地，電晶體 BGl的集電極還連接電晶體BG2的基極，電阻R3和電容C2並聯後接入電晶體BG2的發射極 和電晶體BGl的發射極之間，電晶體BG2的集電極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端通 過電阻Rl接入電晶體BGl的集電極，電晶體BG2的集電極還通過電容Cl連接二極體D2的 正極，二極體D2的正極還連接二極體Dl的負極，二極體Dl的正極接地，二極體D2的負極 通過電阻R5連接電晶體BG3的基極，電晶體BG3的基極和發射極之間連接電阻R6，電晶體 BG3的發射極接地，電晶體BG3的集電極和電阻R4的另一端之間連接電位器Wl的電阻，電 位器Wl的抽頭連接電阻R4的另一端，電晶體BG3的集電極連接電晶體BG4的基極，電晶體BG4的集電極和R4的另一端之間連接電阻R7，電源Ucc連接R4的另一端，電晶體BG4的發 射極接入液位判斷模塊和微控制器並且接地。所述液位判斷模塊包括運算放大器Al A2、二極體D3 D5、電位器W2 W3、電 阻Rll R13、繼電器J、電容Cll C12、電晶體BG5，其中，運算放大器Al的反向輸入端和 運算放大器A2的正向輸入端均連接信號接收模塊，運算放大器Al的反向輸入端和運算放 大器A2的正向輸入端之間串聯電容Cll和C12，Cll和C12之間接地，運算放大器Al的正 向輸入端通過電位器W2和電阻Rl 1連接電源Ucc，運算放大器A2的反向輸入端通過電位器 W3和電阻R12連接電源Ucc，運算放大器Al的輸出端連接二極體D3的負極，二極體D3的 正極和電源Ucc之間連接電阻R13，運算放大器A2輸出端連接二極體D4的負極，二極體D4 的正極連接二極體D3的正極，電晶體BG5的基極連接二極體D3的正極，電晶體BG5的集電 極通過二極體D5連接電源Ucc，電晶體BG5的集電極和電源Ucc之間還連接繼電器J，繼電 器J接入微控制器，電晶體BG5的發射極接地。本實用新型的優點在於通過超聲波發射模塊和信號接收模塊以及液位判斷模塊 感應液面距信號發射端的距離，並通過帶顯示器的微控制器對整個超聲波液位監控裝置進 行控制，該裝置可實現對液體的無接觸監控，安全可靠，適用性廣，測量液位的精度高。
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型中超聲波發射模塊的電路圖；圖3為本實用新型中信號接收模塊的電路圖；圖4為本實用新型中液位判斷模塊的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明如圖1所示的一種超聲波液位監控裝置，它包括超聲波發射模塊、信號接收模塊、 帶顯示器的微控制器、液位判斷模塊，其中，所述信號接收模塊的信號輸出端連接微控制器 的信號輸入端，液位判斷模塊的信號輸出端也連接微控制器的信號輸入端，所述超聲波發 射模塊的信號輸入端連接微控制器的信號輸出端，所述信號接收模塊的信號輸出端還連接 液位判斷模塊的信號輸入端。超聲波發射模塊接收微控制器的使能信號產生40KHZ超聲波 向待監控的液面發送，信號接收模塊接收從液面反射回來的超聲波信號，並通過放大後分 別送至微控制器及液位判斷模塊，微控制器用以顯示此時的液面狀況，液位判斷模塊用以 判斷液位是否安全。上述技術方案中，超聲波發射模塊包括超聲波發生器B和由控制晶片IC、電容 Cl C2、電阻Rl R2、電位器W組成的40KHZ方波發生器驅動超聲波發生器B向液面發射 出40KHZ超聲波，其中，電源Ucc連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接入控制晶片IC的 復位端和電源電壓端，電阻Rl的另一端還通過電容C2接地，控制晶片IC的門限端和輸出 端之間串聯有電阻R2和電位器W的電阻，控制晶片IC的觸發端連接電位器W的抽頭，控制 晶片IC的觸發端還連接於電容Cl的一端，電容Cl的另一端通過超聲波發生器B接入控制 晶片IC的輸出端，控制晶片IC的接地端連接電容Cl的另一端，上述控制晶片IC最好選用NE555型控制晶片IC。上述技術方案中，信號接收模塊包括電晶體BGl BG4、電阻Rl R7、二極體Dl D2、電容Cl C2、電位器Wl和超聲波接收器C，其中，電晶體BGl的發射極和基極之間連接 超聲波接收器C，電晶體BGl的集電極和基極之間連接電阻R2，電晶體BGl的發射極接地， 電晶體BGl的集電極還連接電晶體BG2的基極，電阻R3和電容C2並聯後接入電晶體BG2 的發射極和電晶體BGl的發射極之間，電晶體BG2的集電極連接電阻R4的一端，電阻R4的 另一端通過電阻Rl接入電晶體BGl的集電極，電晶體BG2的集電極還通過電容Cl連接二 極管D2的正極，二極體D2的正極還連接二極體Dl的負極，二極體Dl的正極接地，二極體 D2的負極通過電阻R5連接電晶體BG3的基極，電晶體BG3的基極和發射極之間連接電阻 R6，電晶體BG3的發射極接地，電晶體BG3的集電極和電阻R4的另一端之間連接電位器Wl 的電阻，電位器Wl的抽頭連接電阻R4的另一端，電晶體BG3的集電極連接電晶體BG4的基 極，電晶體BG4的集電極和R4的另一端之間連接電阻R7，電源Ucc連接R4的另一端，晶體 管BG4的發射極接入液位判斷模塊和微控制器並且接地。該信號接收模塊的工作原理為超聲波發送的40KHz的超聲波向液面發射，液面 反射回來的信號由接收模塊接收，再由電晶體電晶體BG1、電晶體BG2組成兩級電壓放大， 經二極體Dl D2整流成直流電壓，由電阻電阻R5和電阻R6分壓，當電阻R6分壓超過晶 體管BG3發射極導通電壓時，電晶體BG3的集電極有電流通過。由於超聲波在空氣中有一 定的衰減，根據液面反射回來的信號就與液位位置有關，液位越低，則信號就越小，液面位 越高，則信號越強。所以電晶體BG3集電極電流大小與超聲波發射模塊發射的超聲波信號 距離液面的高低有關，液面位越高，電流就越大，反之越小，適當調整電位器Wl可滿足液位 測量要求。經電晶體BG3輸出的測量信號經過電晶體BG4的射極跟隨器分別送到液位判斷 模塊及微控制器。上述技術方案中，液位判斷模塊包括運算放大器Al A2、二極體D3 D5、電位器 W2 W3、電阻Rll R13、繼電器J、電容Cll C12、電晶體BG5，其中，運算放大器Al的反 向輸入端和運算放大器A2的正向輸入端均連接信號接收模塊，運算放大器Al的反向輸入 端和運算放大器A2的正向輸入端之間串聯電容Cll和C12，C11和C12之間接地，運算放大 器Al的正向輸入端通過電位器W2和電阻Rll連接電源Ucc，運算放大器A2的反向輸入端 通過電位器W3和電阻R12連接電源Ucc，運算放大器Al的輸出端連接二極體D3的負極， 二極體D3的正極和電源Ucc之間連接電阻R13，運算放大器A2輸出端連接二極體D4的負 極，二極體D4的正極連接二極體D3的正極，電晶體BG5的基極連接二極體D3的正極，晶體 管BG5的集電極通過二極體D5連接電源Ucc，電晶體BG5的集電極和電源Ucc之間還連接 繼電器J，繼電器J接入微控制器，電晶體BG5的發射極接地。該液位判斷模塊的工作原理為當液位低於最低設置值(可調電位器W3)或高於 最高設置值(可調電位器W2)時，在電晶體BG5的基極得到一個低電平，電晶體BG5不導 通，若液位介於安全值即最低與最高設置值之間，則電晶體BG5基極得到一個高電平，晶體 管BG5導通，繼電器J吸合。將繼電器的狀態信號傳遞到微處理器，實現液位監測。本說明書未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求一種超聲波液位監控裝置，其特徵在於它包括超聲波發射模塊、信號接收模塊、帶顯示器的微控制器，其中，所述信號接收模塊的信號輸出端連接微控制器的信號輸入端，所述超聲波發射模塊的信號輸入端連接微控制器的信號輸出端。
2.根據權利要求1所述的超聲波液位監控裝置，其特徵在於它還包括液位判斷模塊， 液位判斷模塊的信號輸出端連接微控制器的信號輸入端，所述信號接收模塊的信號輸出端 連接液位判斷模塊的信號輸入端。
3.根據權利要求1所述的超聲波液位監控裝置，其特徵在於所述超聲波發射模塊包 括超聲波發生器B和由控制晶片IC、電容Cl C2、電阻Rl R2、電位器W組成的方波發生 器，其中，電源Ucc連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接入控制晶片IC的復位端和電源 電壓端，電阻Rl的另一端還通過電容C2接地，控制晶片IC的門限端和輸出端之間串聯有 電阻R2和電位器W的電阻，控制晶片IC的觸發端連接電位器W的抽頭，控制晶片IC的觸 發端還連接於電容Cl的一端，電容Cl的另一端通過超聲波發生器B接入控制晶片IC的輸 出端，控制晶片IC的接地端連接電容Cl的另一端。
4.根據權利要求2所述的超聲波液位監控裝置，其特徵在於所述信號接收模塊包括 電晶體BGl BG4、電阻Rl R7、二極體Dl D2、電容Cl C2、電位器Wl和超聲波接收 器C，其中，電晶體BGl的發射極和基極之間連接超聲波接收器C，電晶體BGl的集電極和基 極之間連接電阻R2，電晶體BGl的發射極接地，電晶體BGl的集電極還連接電晶體BG2的 基極，電阻R3和電容C2並聯後接入電晶體BG2的發射極和電晶體BGl的發射極之間，晶體 管BG2的集電極連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端通過電阻Rl接入電晶體BGl的集電 極，電晶體BG2的集電極還通過電容Cl連接二極體D2的正極，二極體D2的正極還連接二 極管Dl的負極，二極體Dl的正極接地，二極體D2的負極通過電阻R5連接電晶體BG3的基 極，電晶體BG3的基極和發射極之間連接電阻R6，電晶體BG3的發射極接地，電晶體BG3的 集電極和電阻R4的另一端之間連接電位器Wl的電阻，電位器Wl的抽頭連接電阻R4的另 一端，電晶體BG3的集電極連接電晶體BG4的基極，電晶體BG4的集電極和R4的另一端之 間連接電阻R7，電源Ucc連接R4的另一端，電晶體BG4的發射極接入液位判斷模塊和微控 制器並且接地。
5.根據權利要求2所述的超聲波液位監控裝置，其特徵在於所述液位判斷模塊包括 運算放大器Al A2、二極體D3 D5、電位器W2 W3、電阻Rl 1 R13、繼電器J、電容Cl 1 C12、電晶體BG5，其中，運算放大器Al的反向輸入端和運算放大器A2的正向輸入端均連接 信號接收模塊，運算放大器Al的反向輸入端和運算放大器A2的正向輸入端之間串聯電容 Cll和Cl2，Cll和Cl2之間接地，運算放大器Al的正向輸入端通過電位器W2和電阻Rll連 接電源Ucc，運算放大器A2的反向輸入端通過電位器W3和電阻R12連接電源Ucc，運算放 大器Al的輸出端連接二極體D3的負極，二極體D3的正極和電源Ucc之間連接電阻R13，運 算放大器A2輸出端連接二極體D4的負極，二極體D4的正極連接二極體D3的正極，電晶體 BG5的基極連接二極體D3的正極，電晶體BG5的集電極通過二極體D5連接電源Ucc，晶體 管BG5的集電極和電源Ucc之間還連接繼電器J，繼電器J接入微控制器，電晶體BG5的發 射極接地。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波液位監控裝置，它包括超聲波發射模塊、信號接收模塊、帶顯示器的微控制器，其中，信號接收模塊的信號輸出端連接微控制器的信號輸入端，超聲波發射模塊的信號輸入端連接微控制器的信號輸出端。本實用新型通過超聲波發射模塊和信號接收模塊以及液位判斷模塊感應液面具信號發射端的距離，並通過帶顯示器的微控制器對整個超聲波液位監控裝置進行控制，該裝置可實現對液體的無接觸監控，安全可靠，適用性廣，測量液位的精度高。
文檔編號G05D9/12GK201741044SQ20102027006
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者王麗娜, 胡國立, 雷海東 申請人:江漢大學