专用的磁浮液位仪表

　　1　引言

　　磁浮式液位计是用于石油化工系统各种液体贮罐、加热器及水箱等容器,监测液位的仪表,特别适用于监测易燃易爆及剧毒等不许泄漏的场合。由舌簧管和电阻组成的传感器及二次远传数显表和磁浮式液位计配套使用,可将现场的液位高度的数据远传到集控室。系统专门针对和磁浮式液位计配套而设计,只有电阻输入形式,最多有4路报警输出及对应的4~20 mA线性输出。因为设计的针对性极强,可采用低价的元器件,避免了任何软件的编制。抗干扰能力强,掉电启动后会平稳地工作,输入采用恒流源供电,可以长距离地传输,具有成本低、便于维修等特点。

　　2　传感器

　　在不锈钢管内,装有若干个分离等值的线性电阻及数量相同的舌簧开关组成的一次仪表,它可以与磁浮翻转液位计配套使用,将它安装在液位计本体的外侧,液位上升或下降可带动液位计本体内磁浮子上下移动,对应的舌簧管闭合,2线制输出电阻值的变化和液位高度成正比,传感器内通过稳定的恒流,最终的输出则是与液位高度成正比的电压V0信号。

　　3　数显表的组成及工作原理

　　3·1　硬件组成

　　从图1可以看出,数显表是由7部分组成,其中恒流源和液位数据的采集及显示是数显表的核心,其选件的好坏是关键所在,也是降低成本的主要因素。

　　3·2　恒流源

　　选用LM334作为恒流源器件。LM324是三端塑封恒流源器件,它的恒流范围为1μA~10 mA,有优良的电流调节能力,反压最高允许20 V,漏电流只有几μΑ.

　　图2是零温度系数恒流源,使用此电路须注意以下3点:(1)按要求选好的比值,尽可能使;(2)D1用IN457或用温度系数一样,性能相同的二极管;(3)此电路4个元件在线路板上的安装位置要尽量靠近,取得最小的温度差。实验证明,满足以上要求会得到十分满意的补偿效果。

　　3·3　液位数据采集及显示

　　恒流源的电流流经电阻式传感器时,产生随液位高度变化的直流电压=1~5 V,然后对此电压进行采样,变换并显示出来,采用了ICL7107,此器件所必须支持的元件少,便于调试与使用,成本低。这个器件是把数字/模拟变换器、参考电压、定时时钟、译码器及驱动器电路全部集成在单一的CMOS电路上,准确度高,功耗低,并可直接驱动按仪表尺寸制作的共阳极7段LED显示器,5V供电,输入端对于电源是“浮动”的,因此输入任何形式的信号均可,包括差动输入信号。

　　ICL7107需要一组分离的-5 V电源,系统采用ICL7660,价格低,只需外接2个去耦电容就可工作。此外,它不具备自动量程转换功能,显示十进制小数点的方法是在4位旋转开关的动片上对地之间接1个470Ω的电阻即可,借助于4个接触点把4个十进位小数点连接到显示器上,这样就可以把小数点放到任意需要的位置上。如果是固定量程,只焊1个对地的固定电阻就可以。为了获得最高的精度和稳定性,电容要选用聚脂薄膜类型,介电耗损低,在没有采取任何防干扰措施的情况下,输入满量程,经数十m的长线传输,数显表只有±1码位的跳动。