低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及應(yīng)用在低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，安裝調(diào)試非常容易，安全可 靠。
【背景技術(shù)】
[0002] 料位測量一直是位置測量的難點，具有參數(shù)離散型大，容易附著、損壞測量儀表， 其中鐵合金又具有質(zhì)量較大，體積不均勻，有粉塵顆粒，普通的料位開關(guān)幾乎都不能長期穩(wěn) 定的工作，
[0003] 下表說明：



【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對所上述鐵合金物料的開關(guān)存在情況，本實用新型的目的是提供一種可W穩(wěn)定 可靠的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，解決了普通料位開關(guān)的不抗砸、容易誤報、穩(wěn)定性差的 問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種可W穩(wěn)定可靠的低頻磁 感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，其中：該料位開關(guān)與單片機(jī)相連接，該料位開關(guān)包括有外殼，外殼通 過法蘭安裝在原料倉的一側(cè)，在外殼內(nèi)設(shè)有控制板、十字形鐵忍，所述十字形鐵忍上繞制傳 感頭接收線圈和傳感頭發(fā)射線圈，并與控制板相連，由控制板驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈產(chǎn)生低 頻交變磁場信號，接收線圈接收低頻交變磁場信號，當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近時，使接收線圈的低 頻交變磁場信號發(fā)生變化，經(jīng)由所述控制板中單片機(jī)判斷后輸出開關(guān)信號。
[0008] 本實用新型的效果是采用該低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，由于鐵忍作為電感傳感 頭，十字形鐵忍的字形傳感頭可W同時感知兩個方向的磁場變化，并且比普通圓柱形線圈 可W多撲捉更多的磁力線。能大幅提高信噪比。微功耗低頻合成驅(qū)動電路，因為設(shè)定頻率遠(yuǎn) 離50化或60化及他們的2次和3次諧波，使用14化、17Hz、23化S個頻率，運么低的頻率普通 放大驅(qū)動電路效率非常低，推挽方式效率在10% W下，無法實現(xiàn)微功耗的要求，本發(fā)明使用 PWM頻率合成電路，效率提高在80% W上。數(shù)字Q值可變帶通濾波器，超低頻沒有較好的帶通 濾波器，或者功耗超大，使用運放阻容電路無法實現(xiàn)，本結(jié)構(gòu)使用單片機(jī)數(shù)字濾波實現(xiàn)微功 耗功能。高效率電源管理系統(tǒng)，使用凌特公司的電源調(diào)理忍片為電源電路13，效率高達(dá) 98%，應(yīng)對20mA環(huán)流供電。全數(shù)字化無可調(diào)器件，頻率、放大器倍數(shù)、濾波常數(shù)均由單片機(jī)控 審IJ，不設(shè)可調(diào)電阻，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率。該低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)具有 高抗砸毀，探頭使用306不誘鋼外殼，高可靠性。非接觸無電極，使用超低頻磁感應(yīng)方式。微 功耗，可W支持本安防爆。MCU判斷消除干擾，識別靈敏度可控。自動零點調(diào)整，支持工業(yè)總 線?？蒞長期穩(wěn)定工作，解決比較重或體積較大的固體物料測量困難和壽命短的問題。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本實用新型的探頭示意圖；
[0011] 圖3是本實用新型的電路原理圖。
[0012] 圖中；
[0013] 1.外殼2.接收線圈3.發(fā)射線圈4.十字形鐵忍
[0014] 5.法蘭6.原料倉7.磁性物質(zhì)8.控制板9.屏蔽導(dǎo)線
[0015] 10.輸入保護(hù)電路11.濾波電路12.放大電路13.電源電路
[0016] 14.輸出電路15.輸出濾波電路16.液晶顯示屏17.單片機(jī)
【具體實施方式】
[0017] 結(jié)合附圖對本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)結(jié)構(gòu)加 W說明。
[0018] 本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)的設(shè)計思想是使用超低頻磁場在導(dǎo)磁 的鐵合金中發(fā)生變化的原理，檢測磁場的變化率，來判定探頭是否被鐵合金覆蓋。替代普通 的料位開關(guān)，克服了誤動作、使用周期短的缺點，實現(xiàn)靈敏可靠的測量。
[0019] 如圖1所示，本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)結(jié)構(gòu)是，該料位開關(guān)與單片 機(jī)17相連接，該料位開關(guān)包括有外殼1，外殼1通過法蘭5安裝在原料倉6的一側(cè)，在外殼1內(nèi) 設(shè)有控制板8、十字形鐵忍4,所述十字形鐵忍4上繞制傳感頭接收線圈2和傳感頭發(fā)射線圈 3,并與控制板8相連，由控制板8驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈3產(chǎn)生低頻交變磁場信號，接收線圈2 接收低頻交變磁場信號，當(dāng)有磁性物質(zhì)7靠近時，使接收線圈2的低頻交變磁場信號發(fā)生變 化，經(jīng)由所述控制板8中單片機(jī)判斷后輸出開關(guān)信號。
[0020] 所述控制板8包括有單片機(jī)17,與單片機(jī)17相連接的電路結(jié)構(gòu)是:所述單片機(jī)17輸 出PWM信號驅(qū)動MOS管14組成的圖騰柱電路，經(jīng)輸出濾波電路15的電感電容回路平滑后輸出 驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈3,由傳感頭接收線圈2輸入的信號經(jīng)過保護(hù)回路10限制最高電壓，由 濾波電路11濾波去除高頻干擾，經(jīng)放大電路12放大后進(jìn)入單片機(jī)17,進(jìn)行處理判定輸出位 置f目號，并由液晶顯不屏16顯不。
[0021 ]針對鐵合金的特點，本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)利用鐵合金為磁性 良導(dǎo)體的原理設(shè)計一種非接觸料位開關(guān)。306不誘鋼外殼1，法蘭5。在十字形鐵忍4上繞制傳 感頭接收線圈2、傳感頭發(fā)射線圈3。由控制板8驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈3,產(chǎn)生低頻交變磁場， 傳感頭接收線圈2接收外界磁力線變化，當(dāng)有磁性物質(zhì)9靠近時會使傳感頭接收線圈2的磁 場發(fā)生變化，由單片機(jī)17判斷后輸出開關(guān)信號，為了抗干擾和誤動作有W下措施:a.使用 50化的奇數(shù)分之一頻率段，利于濾除工頻干擾。b.使用高階帶通濾波器只接收發(fā)射端頻率 的信號。C.有一鍵校準(zhǔn)功能:在物料沒有接觸儀表外殼時，按下校準(zhǔn)開關(guān)單片機(jī)自動記錄下 當(dāng)前參數(shù)，并設(shè)為零點，在物料接觸時按下校準(zhǔn)開關(guān)時，單片機(jī)自動記錄下當(dāng)前參數(shù)，并設(shè) 為滿度，完成現(xiàn)場標(biāo)定。
[0022] 本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)實現(xiàn)的過程是：
[0023] 在原料倉6的地方通過法蘭5安裝本實用新型的低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，所述 料位開關(guān)中的發(fā)射線圈3-直發(fā)送低頻交流信號，在十字形鐵忍4上產(chǎn)生低頻磁場信號，由 接收線圈2接收，接收線圈2附近沒有鐵合金時，感應(yīng)的信號最強(qiáng)，隨著鐵合金的接近部分磁 力線被旁路和吸收，感應(yīng)線圈2接收的磁力線減少，輸出的信號幅值降低，電路監(jiān)測到幅值 變化量達(dá)到一定值輸出信號。
[0024] 所述控制板8的電路特點：
[0025] 信號發(fā)生部分由單片機(jī)輸出PWM調(diào)制信號驅(qū)動MOS管圖騰輸出電路14經(jīng)過濾波器 15平滑后輸出低頻信號驅(qū)動發(fā)射線圈3。接收信號2經(jīng)屏蔽導(dǎo)線9傳輸?shù)捷斎氡Ｗo(hù)電路10端， 由濾波電路11濾波過濾高頻干擾，再由放大電路12進(jìn)行放大，糾正相位誤差后輸出到單片 機(jī)17,液晶顯示屏16顯示設(shè)備狀態(tài)，輸入保護(hù)回路10瞬態(tài)抑制二極管，防止高壓及靜電引入 電路，抗雷擊。電源電路13給電路各個部分供電。
[00%]由于工業(yè)環(huán)境有較大的干擾信號，本結(jié)構(gòu)使用14化、17Hz、23化S個頻率，遠(yuǎn)離 50化或60化及它們的2次和3次諧波，容易濾除工頻干擾，并且使用軟件帶通濾波只允許有 用信號經(jīng)過，使信噪比達(dá)到60地W上，幾乎完全剔除了干擾信號，單片機(jī)17將信號與內(nèi)部存 儲的參數(shù)進(jìn)行比較，達(dá)到設(shè)定值輸出開關(guān)信號，設(shè)定值可W使用默認(rèn)參數(shù)也可W現(xiàn)場標(biāo)定， 有一鍵校準(zhǔn)功能:在物料沒有接觸儀表外殼時，按下校準(zhǔn)開關(guān)，單片機(jī)17自動記錄下當(dāng)前參 數(shù)并設(shè)為零點，在物料接觸時，按下校準(zhǔn)開關(guān)，單片機(jī)17自動記錄下當(dāng)前參數(shù)，并設(shè)為滿度， 完成現(xiàn)場標(biāo)定。單片機(jī)17有工業(yè)總線接口可W實現(xiàn)總線傳輸。
[0027]同時單片機(jī)17檢測電路各個回路的狀況，有異常顯示故障點方便維護(hù)保養(yǎng)。
【主權(quán)項】
1. 一種低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，該料位開關(guān)與單片機(jī)相連接，其特征是:該料位開 關(guān)包括有外殼（1)，外殼（1)通過法蘭(5)安裝在原料倉(6)的一側(cè)，在外殼（1)內(nèi)設(shè)有控制板 (8)、十字形鐵芯（4)，所述十字形鐵芯（4)上繞制傳感頭接收線圈（2)和傳感頭發(fā)射線圈 (3)，并與控制板(8)相連，由控制板(8)驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈（3)產(chǎn)生低頻交變磁場信號，接 收線圈（2)接收低頻交變磁場信號，當(dāng)有磁性物質(zhì)(7)靠近時，使接收線圈（2)的低頻交變磁 場信號發(fā)生變化，經(jīng)由所述控制板(8)中單片機(jī)判斷后輸出開關(guān)信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，其特征是:所述控制板(8)包括有 單片機(jī)（17 )，與單片機(jī)（17)相連接的電路結(jié)構(gòu)是:所述單片機(jī)（17)輸出PWM信號驅(qū)動MOS管 (14)組成的圖騰柱電路，經(jīng)輸出濾波電路(15)的電感電容回路平滑后輸出驅(qū)動傳感頭發(fā)射 線圈（3)，由傳感頭接收線圈（2)輸入的信號經(jīng)過保護(hù)回路（10)限制最高電壓，由濾波電路 (11)濾波去除高頻干擾，經(jīng)放大電路（12)放大后進(jìn)入單片機(jī)（17)，進(jìn)行處理判定輸出位置 信號，并由液晶顯示屏（16)顯示。
【專利摘要】本實用新型提供一種低頻磁感應(yīng)鐵合金料位開關(guān)，該料位開關(guān)與單片機(jī)相連接，該料位開關(guān)的十字形鐵芯上繞制傳感頭接收線圈和傳感頭發(fā)射線圈，并與控制板相連，由控制板驅(qū)動傳感頭發(fā)射線圈產(chǎn)生低頻交變磁場信號，接收線圈接收低頻交變磁場信號，當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近時，使接收線圈的低頻交變磁場信號發(fā)生變化，經(jīng)由所述控制板中單片機(jī)判斷后輸出開關(guān)信號。有益效果是該料位開關(guān)具有高抗砸毀，探頭使用306不銹鋼外殼，非接觸無電極，使用超低頻磁感應(yīng)方式，微功耗，可以支持本安防爆，MCU判斷消除干擾，識別靈敏度可控，自動零點調(diào)整，支持工業(yè)總線?？梢蚤L期穩(wěn)定工作，解決比較重或體積較大的固體物料測量困難和壽命短的問題。
【IPC分類】H03K17/945
【公開號】CN205283510
【申請?zhí)枴緾N201520943977
【發(fā)明人】高偉
【申請人】天津鋼管集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月24日