发表于：2011/6/29 7:04:08
#0楼
UHZ-58C磁性浮球液位计的电路分析
UHZ-58型磁性浮球液位计（以下简称液位计），用于工业过程中各种承压（或敞开）贮液设备（塔、缸、槽、球形容器和锅炉）的液体介质的液位检测，并能将液位信号转换为抗干扰特性优良的4~20mA电流信号输出，配合显示仪表或控制设备，能显示各种液体的液位高度及实现液位高低的自动控制。液位计的基本工作原理如下：
液位计由法兰连接液体容器，将容器内液体等高引入主体管内。根据浮力原理和磁性耦合原理，磁性浮球组件液面高低浮沉，使主体管外壁贴覆的干簧管开关的接通位置随之发生相应变化，即检测电路随之产生电阻值的变化，再经R/V、V/I电路，将液位变化转化为4~20mA的电流信号输出。
液位计直接配带显示仪时，可就地直观地显示液位高度。
液位计的信号传送电路如图1所示：
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液位计需与外供DC24V稳压电源、信号回路等构成二线式4~20mA电流的串联通路，如输出4~20mA电流信号可接入变频器的4~20mA频率信号输入端，控制变频器的输出转速。液位计内部电路可等效为一内阻极大的恒流源电路，其输出电流值近似为恒定值，不受外部信号电路内阻大小的影响。
1、液位计的电路原理
由浮球磁性开关（干簧管）、排电阻电路取出液位变化，将液位变化转化为电阻变化，再经后续V/I转换电路、恒流源电路，输出随液位变化而变化的4~20mA电流信号。
稳压集成电路LM317，与R14、电位器RP1、4.2V稳压管，组成输出电流为4mA、输出电压为4.2V的供电电源。其中IC1、R14、RP1组成恒流源电路，调整RP1可以整定输出电流值，输入电流=1.25V/270Ω+50Ω，约为4mA。RP1又称为信号下限整定电位器，使液位信号为零时，电路的输出电流值恰为4mA。此后随液位信号上升，形成4~20mA电流信号的输出。
4.2V供电电压，又经电位器RP2调整，得到VREF基准电压，输入加法器IC2-2的同相输入端10脚，调整RP2，使电路在最高液位信号输入下，输出电流恰好为20mA，RP2又称为信号上限整定电位器。
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IC2内部的四组信号放大器，IC2-1、IC2-2构成R/V转换电路（也可认为是V/I转换电路），IC2-3、IC2-4电路构成V/I转换的恒流源电路。将液位检测的排电阻和干簧管电路等效为半可变电阻RP1，则可绘成如图6-13 所示的R/V、V/I转换恒流源电路。其中关键信号点（标注为a~h）可与上图2对照。
IC2-1、IC2-2构成的R/V和IC2-3、IC2-4构成的V/I电路结构完全相同，前者将RP1的电阻变化转化d点为线性电压信号输出，后者将d点输入的电压信号转换为电流信号输出。
IC2-1组成电压跟随器电路，可以显著提高输入阻抗，避免对输出电流信号进行分流，使控制精度降低，起到对输入回路和输出回路的隔离作用。基准电压信号与电流采样信号经R1、R2相加后输入至加法放大器的IC2-2的输入端，在R1/R2=R3/R4的情况下，电路构成电压放大倍数为1的电压放大器，RS1两端电压是恒定的，因而流过RS1的电流是恒定的，与RP1的电阻变化无关。当液位变化引起RP1的电阻值由0~1k变化时，在e点形成线性电压信号输出，将RP1的电阻变化转化为同比例电压输出。也可以将IC2-2当作差分放大器来看，当e点为最低（0）液位信号时，放大器9、10脚电压值相等，输入差分信号为零，输出电压/电流信号为零；随着液位信号上升，RP1电阻增大，e、b点采样信号上升，IC2-2输入差分信号上升，输出电压/电流上升。输出电压正比于RP1的电阻变化。a、b点信号电压之差与RS1的比值，即流过RS1的电流值Io=（Va-Vb）/RS1。
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IC2-3、IC2-4组成了V/I转换的恒流源电路，当R5/R6=R7/R8时，电路同样构成电压放大倍数为1的电压放大器，当e点为恒定值时，因R9、R10为固定电阻，晶体管输出电流为恒定电流，并不受信号回路的负载电阻RL的变化影响，电路具有恒流源输出特性。当随液位上升，引起e点电压上升时，f、i点之间的差分电压值同比例上升，流经RL、R9、R10的电流也同比例上升。e点输入电压的变化范围和R9、R10的取值，决定着输出恒定电流值的大小。
本例电路为V/I转换及恒流源的典型电路，属测绘电路，与大家共享。电路初看之下，易令人不解：电路中既有一个串联电压负反馈环节，却同时又有一个串联电流正反馈环节。如果不从加法器这一个电路特点出发，会陷入电路正反馈不能正常工作的“牛角尖中”。本人对此也纠结了好大一会儿，做出了以上（不知正确与否，或表述有欠确切）的试分析，愿诉诸同道，获得指正！
旷野之雪
2011年6月29日星期三
UHZ-58型磁性浮球液位计（以下简称液位计），用于工业过程中各种承压（或敞开）贮液设备（塔、缸、槽、球形容器和锅炉）的液体介质的液位检测，并能将液位信号转换为抗干扰特性优良的4~20mA电流信号输出，配合显示仪表或控制设备，能显示各种液体的液位高度及实现液位高低的自动控制。液位计的基本工作原理如下：
液位计由法兰连接液体容器，将容器内液体等高引入主体管内。根据浮力原理和磁性耦合原理，磁性浮球组件液面高低浮沉，使主体管外壁贴覆的干簧管开关的接通位置随之发生相应变化，即检测电路随之产生电阻值的变化，再经R/V、V/I电路，将液位变化转化为4~20mA的电流信号输出。
液位计直接配带显示仪时，可就地直观地显示液位高度。
液位计的信号传送电路如图1所示：
1、液位计的电路原理
由浮球磁性开关（干簧管）、排电阻电路取出液位变化，将液位变化转化为电阻变化，再经后续V/I转换电路、恒流源电路，输出随液位变化而变化的4~20mA电流信号。
稳压集成电路LM317，与R14、电位器RP1、4.2V稳压管，组成输出电流为4mA、输出电压为4.2V的供电电源。其中IC1、R14、RP1组成恒流源电路，调整RP1可以整定输出电流值，输入电流=1.25V/270Ω+50Ω，约为4mA。RP1又称为信号下限整定电位器，使液位信号为零时，电路的输出电流值恰为4mA。此后随液位信号上升，形成4~20mA电流信号的输出。
4.2V供电电压，又经电位器RP2调整，得到VREF基准电压，输入加法器IC2-2的同相输入端10脚，调整RP2，使电路在最高液位信号输入下，输出电流恰好为20mA，RP2又称为信号上限整定电位器。
IC2-1、IC2-2构成的R/V和IC2-3、IC2-4构成的V/I电路结构完全相同，前者将RP1的电阻变化转化d点为线性电压信号输出，后者将d点输入的电压信号转换为电流信号输出。
IC2-1组成电压跟随器电路，可以显著提高输入阻抗，避免对输出电流信号进行分流，使控制精度降低，起到对输入回路和输出回路的隔离作用。基准电压信号与电流采样信号经R1、R2相加后输入至加法放大器的IC2-2的输入端，在R1/R2=R3/R4的情况下，电路构成电压放大倍数为1的电压放大器，RS1两端电压是恒定的，因而流过RS1的电流是恒定的，与RP1的电阻变化无关。当液位变化引起RP1的电阻值由0~1k变化时，在e点形成线性电压信号输出，将RP1的电阻变化转化为同比例电压输出。也可以将IC2-2当作差分放大器来看，当e点为最低（0）液位信号时，放大器9、10脚电压值相等，输入差分信号为零，输出电压/电流信号为零；随着液位信号上升，RP1电阻增大，e、b点采样信号上升，IC2-2输入差分信号上升，输出电压/电流上升。输出电压正比于RP1的电阻变化。a、b点信号电压之差与RS1的比值，即流过RS1的电流值Io=（Va-Vb）/RS1。
本例电路为V/I转换及恒流源的典型电路，属测绘电路，与大家共享。电路初看之下，易令人不解：电路中既有一个串联电压负反馈环节，却同时又有一个串联电流正反馈环节。如果不从加法器这一个电路特点出发，会陷入电路正反馈不能正常工作的“牛角尖中”。本人对此也纠结了好大一会儿，做出了以上（不知正确与否，或表述有欠确切）的试分析，愿诉诸同道，获得指正！
旷野之雪
2011年6月29日星期三
咸庆信变频器维修专题博客：http://blog.gkong.com/blog.asp?name=xq%30%39%31%38%31
【博客文章全为原创，多为维修笔记，旨在技术交流，互相提高。以变频维修及其它工控类文章为主，间或放进些诗歌散文，以起到阅读中的调适作用，也是原创。欢迎转载，欢迎留言探讨有关工控的技术问题！欢迎赐教与指正！转载最好注明文章出处标以转载字样，以期规范转载行为。所有文章大家随便看，不搞什么须登陆,须回复才能打开的设置!这是我的公告。--旷野之雪】
《精选工业电器电路原理图析与实用检修》、《变频器实用电路图集与原理图说》、《变频器电路维修与故障实例分析》、《PLC技术与应用——专业技能入门与精通》已经出版。
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