超声波油罐液位测量仪

　　1引言

　　现在的石油生产和日常加工过程中需要把原油储存到储油罐中,储油罐中液位的测量是非常必要的,为准确测量原油的存储量需要准确的测量油罐液面高度。目前测量液面的仪器有浮子式,压力式等种类的液位测量都需要把传感器放入油罐中,因为油罐一般在10 m左右的高度,若用浮子式传感器则它的的体积很大,压力式传感器的引线有很长一段浸泡在原油中。因为油罐中存在可燃气体,是易燃,易爆环境,对电流的安全处理十分重要。针对这些问题我们利用单片机和超声波反射时差原理研制出一种超声波式储油罐液位测量仪,它采用超声波专用集成电路LM1812和性能价格比高的单片机AT89C2051构成,此仪器电路简化性能可靠,制作调试简单,安全性好,具有实际应用价值。

　　2 AT89C2051简介

　　单片机AT89C2051是ATMEL公司新推出的一种紧凑型COMS 8位微处理器,它的指令集和管脚功能与MCS-51系列兼容,片内带有2 kΩ电可擦除的程序存储器, 128字节RAM,15根I/O口线,2个16位定时/计数器,5个两级中断源,一个全双工串行口。有关AT89C2051的详细资料请查阅参文[1]。

　　3 LM1812简介

　　LM1812是一种通用型超声波专用集成电路,芯片内部包括:脉冲调制C类振荡器;高增益接收器;脉冲调制检测器;噪音抑制器。LM1812为18脚双排直插封装。

　　3·1脉冲调制C类振荡器

　　其原理电路如图1所示L1C1确定发送和接收的工作频率(f0=1/2π)8脚为高电平时振荡电路工作, 8脚为低电平时振荡器停止工作。振荡信号由6脚输出。

　　3·2接收器

　　接收器电路如图2所示,超声波接收器接收的信号经C4输入到4脚经两级放大器A1,A2放大后,经1脚内部连接到脉冲检测器。

　　3·3脉冲检测器

　　图3是脉冲检测器的原理电路,图中带数字的方框为引脚及标号。输入信号由内部连接输出信号由14脚输出, 17, 18脚接电容。

　　4仪器的原理

　　4·1硬件原理电路

　　图4是超声波液位测量仪的原理电路图,仪器主要由两部分组成。

　　第一部分是以LM1812为核心的超声波发射和接收检测电路,本仪器采用发射和接收分开的电路设计,这样可以在发射端加入功率放大器增大发射信号的强度,保证检测到10 m的长度。发射和接收状态控制端由单片机的P3·3脚控制。接收脉冲检测输出端接到单片机的外部中断触发输入端(P3·2(INT0)端)。

　　第二部分是以AT89C2051为核心的仪器的控制,显示和数据远程传送部分电路。仪器采用标准字符点阵液晶显示模块可就地显示液位数据。(有关LCD本文只给出硬件接口电路,软件程序请参阅参文[4])同时仪器还可利用串行通讯接口和调制解调器完成远程数据传送。