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无线电电子与电气工程百科全书 具有线性刻度的宽范围 EIU。 无线电电子电气工程百科全书
工业中使用的电平计（LM）大多不方便设置；它们的读数取决于时间。 用于这些目的的压力传感器在测量“链”中包含多个设备，因此需要仔细调整。 溶液密度的变化（由于温度的变化）也会导致液位读数的违反。 向差压表提供差压的连接管在测量过程中没有液体流动，因此，即使水箱中有热水，管道也很容易冻结。 情况与“堵塞”管相同：需要经常维护。 工业电子液位计 (ELM) 通常包含大量部件，但缺乏读数的线性度和稳定性。 合作社制造的“自制”EIU通常具有带有振荡电路的电路，如果配置不正确，其读数可能会随着液位的增加而减小。 1990年在ENZIM工厂（Ladyzhin），按照下图安装了几台EIU，并进行了如下修复工作：电源芯片报废； 电源是根据我们的设计制造的； 电解电容换过几次； 传感器——绝缘电缆被洗发水“浸泡”——被氟塑料绝缘电缆取代。 图 1 显示了一个带有线性刻度的简单电容表的电路。 当然，它的精度不如数字式，但在选择零件时，对于无线电爱好者来说非常方便，因为刻度显示了被测电容器的电容在哪个方向上不同。
如果业余无线电爱好者制作了一个用于多个电容测量范围的电路（DA2定时器的引脚6和1应连接到频率设置RC链的连接点，并且所有微调电阻器永久连接到定时器的引脚3） ，然后要设置每个电容测量范围，将需要一个模型电容器。 定时器复杂的内部电路工作起来很简单。 两个比较器（输入 2 和 6）和具有输出 3 的触发电路有两种稳定状态： 1）输入电压高于电源电压的1/3时零输出； 2）当输入电压低于电源电压的2/3时，输出电压较高。 考虑到这一点，电容器C1上的电压不断在电源电压的1/3和2/3之间波动，并且在定时器的输出处生成一系列矩形脉冲。 KR1006VI1微电路的好处是，通过将电阻器R1的电阻从200欧姆更改为10兆欧姆，将电容器C1的电容从10pF更改为最大值，可以获得从几分之一微秒到数百秒的振荡周期。 齐纳二极管 VD1 始终安装在定时器输入处，以便在设置过程中它不会“击穿”定时器输入，从而对烙铁和电线造成网络干扰。 晶体管VT1包含一个用于将输入频率信号（来自定时器）和被测电容线性转换为电流的单元。 由于采用了 VT1 和 VD2，它们在输出脉冲电压升高和降低时轮流对被测电容器进行充电。 如果电容器通过二极管 VD2 和电阻器 R4（以及与晶体管“共用”的电阻器 R7）充电，则放电由晶体管基极的电位决定，并且由于该晶体管的高放大特性，沿着集电极电路发生并进一步进入测量电路！ 只有百分之二的放电电流流向晶体管的基极！ 为了保持集电极电压（以便晶体管可以作为放大器工作），使用分压器 R4 和 R5 将基极电位“转移”至“正”电源。 为了保证电路的“生存能力”，电阻R2、R4、R7、R14的阻值不宜减小。 部件的编号使得该电路的描述也适用于后续电路（相同的部件编号执行相同的功能）。 电容和频率-电流转换器的输出电流脉冲由电容C5积分。 使用电阻器 R6，您可以使用模型电容器来调整输出。 电容器C3和C4消除电源电压纹波，C2在定时器比较器的比较节点上保持恒定电压。 被测电容器电路短路会使晶体管VT1闭合，不会导致事故。 如果 PA1 测量头尺寸较大，则可以将安装板直接固定到测量头端子上。 稳定电源可以在单独的外壳中制造（图2）。
与更简单的电路不同，该电路的设计方式是将被测电容器的一个端子连接到外壳，因此这种电路允许您测量储罐中导电液体的液位（图 3）。
液位传感器电容不是被测电容器，而是连接到电路的输入端 - 垂直固定在电容内部的绝缘导体。 如果没有氟塑料绝缘插针，可以使用氟塑料绝缘电缆。 为了不做出“巨大”的努力来隔离电缆的较低输出，该电缆仍然会被卡住，您需要将电缆的两端穿过密封和绝缘凸台。 转换器单元应固定在容器电容传感器输出附近，以便连接电缆的“额外”电容不会提供给转换器输入。 电源和指示头安装在配电盘内。 电源和输出信号通过 4 线电缆（如果两个测量液位的容器彼此相邻，则四根线足以供电并消除两个转换器的输出信号）。 让我们考虑一下图 3 中的电路和图 1 中的电路之间的差异。 电阻R2的值较大，以减小调谐范围。 电容器 C1 的电容“大致”决定了发生器的频率，其设置与物体有关。 该方案范围广泛，它允许您测量数十皮法和数十微法范围内的电容，这对应于“从玻璃到海洋”范围内的液位测量。 传感器的线性电容差异很大（电缆的氟塑料绝缘厚度为1毫米左右，而能在低温场所作为传感器使用的电缆绝缘厚度可以达到几毫米） ，装有液体的工业罐体高度从分米到几十米，因此我们提供指示性数据。 由于输入电容和 DA1 上的发生器频率产生的输出信号变化具有线性特性，因此现场设置电路并不困难：如果满电容时的输出信号较小，则应减小电容 C1，以便发生器频率增加，输出信号增加（反之亦然），这样的“粗略”调整在数千次之内很容易做到！ 转换单元的晶体管VT1反向导通，其输出信号连接到与电源正极相连的存储电容C5和电阻R6。 晶体管 VT2 和 VT3 将 R6 上的压降转换为 0...5 mA 的输出电流，从“正极”流向外壳，以便将测量头 PA1 的第二端子连接到外壳。 输出信号是电流——当测量头的电阻变化时（即使串联第二个），读数值也不会变化。 这是通过比较电阻器 R6 上的输入电压降和 R8 上的“当前”电压来确定的。 比较晶体管 VT2 具有良好的增益，第二个组成晶体管 (VT3) 被用作电流放大器。 为了补偿VT2输入晶体管B-E结两端的电压降，硅二极管VD6与输入电阻R3串联。 输出晶体管的功率相对较大，因为当电容传感器短路时，输出电流会增加。 当使用电容法测量液位时，当容器中还没有水时，传感器的初始（零）电容至关重要。 为了减少输出设备的读数，我们“带走”了部分通过 R8 从晶体管到电阻器 R9 的电流。 这样，由微调电阻R9决定的电流会流过比较晶体管VT2的发射极电阻，而这部分电流不会流向输出器件！ 因此，设备的完整设置包括：
储备范围调节元件是电阻R6，改变其阻值而不改变DA1上发生器的频率也会导致输出信号摆幅的变化。 现场安装设备时是否需要焊接其他额定值的部件？ 不！ 与工业（甚至进口）设备不同，我们使用液位传感器电容信号模拟器（图 4）。
安装液位传感器后，需要测量容器为空时传感器的容量C0，以及100%充满液体后的C100。 之后，您可以打电话到另一个城市，按照我们的方案焊接和配置那里的EIU。 事实上，输出信号与传感器的电容成正比，并且信号随电容变化的性质也是线性的。 如果你“绑定”音阶的开始和结束，那么一切都会变得简单！ 无需多次向 60 cc 容器注水即可一致调整工业设备的 0 和 100% 刻度。 需要将S1切换到“设置”位置，并“点击”S2拨动开关至少一百次，持续调整设备比例。 之后，您需要通过水表将容器装满水，并记录与整个刻度相对应的水表读数。 在实践中，我们做事更加平淡。 由于不同地方的电容计可以进行不同的配置（甚至输入端有不同的电线！），因此我们尝试在现场选择模拟容器的初始和最终电容的电容器。 凭借一些技巧，您可以从 3...5 种面额的容器中选择。 在秤上（这是实践中的一个技巧），我们尝试将初始容量“设置”不为0，而是设置为第一个分度，以便电路断开或传感器损坏“打击”操作员。 传感器绝缘损坏，导致电路输入端短路，导致指针指示装置超出刻度。 图3的图适合初学者安装，但为了确保设置的简便性和秤的线性度，最好按照图5制作图，特别是当需要一系列设备进行相同的测量时状况。
让我们比前面的图更详细地看一下这个图，并且由于图中部件的编号是相同的，因此本描述还将解释前面的图。 消除电压纹波的详细信息：
有源（非线性）元素：
限流器：
可调元素：
调整限制（到位）：
限制调整是必要的，这样在制造一系列具有相同输入信号限制的器件时，就不必寻找其值不包含在标准电阻范围内的可变电阻器，同时确保设备在规范周围的狭窄范围内进行调整，即方便调整。 如果是工业制造的设备，此类限制器将使用开关或跳线来制作，但对于无线电爱好者来说，焊接所需值的电阻器要容易得多。 支持所需级联操作模式的详细信息：
与之前的电路类似，该电路包含恒定容量的电容器，模拟容器为空和充满液体时传感器的电容。 与商用电容式液位传感器信号转换器相比，该电路具有以下优点：
作者：N.P. Goreiko
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文章评论： 客人 如何联系 N.P. Goreiko，文章的作者 具有线性标度的宽范围 EMI？ Goreiko Nikolay 自这些计划的创建和安装以来已经过去了 30 年，我很高兴我们能够向前迈进。 我的电子设备调试后，有一天老板问为什么法国的设备在传感器附近和电源附近有一个电子电路，而我的电路中电子只有在传感器附近，并且在电源附近只是一个指示装置......我谦虚地回答 - 因为我更了解这个问题！
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