无触点式光栅型液位变送器

　　光栅型液位变送器与信号变换显示仪是为浮子钢带液位计配套而开发的。它将钢带液位计的机械转角以光脉冲的形式进行光/电变送，既无沉重的机械结构又无任何触点，并且.具有结构简单、成本低、重量轻、抗于扰能力强、经久耐用等特点。它与80C31单片机为核心的信号变换显示仪共同组成液位监测与控制系统。

　　一、变送器系统组成与原理

　　1.光栅变送器基本结构与光电变送原理.

　　光栅变送器主要由光栅转盘、光电二极管、光敏三极管、光/电脉冲变送电路、转轴、壳体及接线盒等部件组成。两组光电二极管和光敏三极管在空间以一定的相位关系分别置于光栅转盘两侧，光栅转盘与液位计同步转动，使光敏三极管随机械转角亦即随液位变化而导通或截止，并通过光电变换电路模块输出具有一定相位差的两组脉冲信号。其基本结构与光电变送原理如图1所示。

　　2.光电变换电路原理及输出波形

　　光电变换电路主要由发光二极管、光敏三极管、电阻、电容及晶体三极管组成，电路简单、可靠，供电电源仅为IX{SV。电路及输出波形如图2所示。

　　3.脉冲鉴相及四倍频电路

　　在图2中，光栅变送器输出两组具有一定相位差的脉冲信号fl和f2。为了有效地区分和真实反映液位的变化(上升/下降)，必须对这两组脉冲信号进行处理，即保证在某一时刻(如液位上升)仅有一组正脉冲序列输出。鉴相倍频电路能否快速响应、真实反映光栅变送器输出的脉冲序列将直接影响变换精度，从而影响整个系统的精度。尤其是在液位起伏变化很快的情况下，必须确保鉴相倍频电路可靠工作，不能丢失脉冲在本系统中，设计了脉冲鉴相倍频电路如图3所示，在实际应用中效果很好。其鉴相倍频原理波形图如图4所示。

　　由图3和图4可见，当液位仁升时(光栅盘正转)仅有Fl计数脉冲输出(每个脉冲代表lmm)，而F2维持低电平;当液位下降时(光栅盘反转)只有F2计数脉冲输出(每个脉冲代表lmm)，而Fl维持低电平，这样的输出直接反映了正/反转信息。

　　二、信号变换显示仪系统组成与原理

　　1.硬件系统组成

　　信号变换显示仪以80C31单片机为核心，主要由输入/输出接口、信号处理电路、LED显示器、置数键盘、27C32程序存储器及电池充电和掉电保护等电路组成，并通过软件编程实现对电脉冲/液位值的变换、显示及输出控制。其硬件结构如图5所示。

　　2.系统功能

　　由图5可见，信号变换显示仪不但可完成对本系统(液位)脉冲信一号的变换、显示及输出控制，考虑到作为前沿机与上位机(微型机或专用控制机)构成集散控制与管理系统的需要，信号变换显示仪还配备了4一20IllA标准模拟量输出。光栅变送器输出的两组具有一定相位差的脉冲信号fl和f2经光电隔离及脉冲鉴相倍频电路在某一时刻仅形成一组表示正/反转(液位上升/下降)的窄脉冲序列(每个脉冲表示lmm)，送至80C31单片机的INTO或INTI中断接口，80C31单片机根据INTO或INTI口有无脉冲信号(中断请求)进入相应中断服务子程序完成对脉冲的计数，亦即完成对液位值的累加或累减。