一种用于物料高度测量电路的方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于物料高度测量电路的方法

【技术实现步骤摘要】
一种用于物料高度测量电路的方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及物料位置传感设备
，尤其涉及一种用于物料高度测量电路的方法
。

技术介绍

[0002]在工业应用中，产品原材料一般存放于储料罐当中，且送料系统日益趋向于自动化，能够随着生产过程的进行逐渐将储料罐中的原料泵送到混合罐中进行生产操作，因此为了生产的持续进行，需要对储料罐中剩余物料的多少进行检测，及时添加
。
[0003]目前，对大规模的储料罐内物料剩余量的检测，特别是密封容器和容器非透明的情况下，由人工实行余量检测非常困难，对于现有设备新增物料余量检测的功能一般需要确保不破坏现有容器，再者考虑到添加的容器需要接入到当前的物料高度传感系统中的情况，传感器系统还需要保证一定的可扩展性，以及布线复杂程度的问题
。
因此，如何实现物料高度传感器的低成本
、
易扩展
、
非侵入
、
批量部署的特性，以及适应不同外形尺寸的容器的传感器方案，是实现物料高度传感器的批量应用中非常关键的因素
。
[0004]现有技术中，常用的物料监测方法包括：浮球机械开关
、
电流型探针
、
光学
ToF
或反射及遮挡式传感
、
超声波距离传感器
、
微波雷达和电容式传感器
。
[0005]其中，浮球机械开关包含活动部件，存在机械寿命和体积较大的问题，且不适于干式粉料高度监测；电流探针只能实现导电液体的定高度检测，且存在电解作用，不利于介质成分的稳定性；光学式传感器容易受蒸汽和粉尘干扰，如果安装在容器外部，则只能用于对特定波长透明的容器上，并且常见的反射式和遮挡式传感器同样只能实现单点有无物料的检测；对于超声波式传感器和微波雷达，对被测介质的反射特性有一定要求，且由于容器外壁造成的低耦合度和衰减的原因，通常无法在容器外部安装，并且成本较高；电容式传感器使用的电桥法和谐振法需要复杂的计算和外部电路，实现成本较高
。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述问题，提出了一种用于物料高度测量电路的方法
、
装置
、
计算机设备及存储介质，以提高工业用物料余量测量的准确性和实用性
。
[0007]一种用于物料高度测量电路的方法，所述方法用于工业用物料高度测量电路，所述电路包括主控制电路
、
节点控制电路
、
采样电路，所述方法包括：
[0008]所述主控制电路发出数据读取请求信号，并通过通信接口将所述数据读取请求信号传递到节点控制电路；
[0009]所述节点控制电路将数据读取请求信号转换为驱动信号，在所述驱动信号下发出连续的
PWM
波到采样电路；
[0010]所述采样电路根据所述连续的
PWM
波对积分电容的电压进行
ADC
采样并将采样结果发送到节点控制电路；
[0011]所述节点控制电路将接收到的采样结果进行处理得到被测物料实际高度
。
[0012]一种基于单片机的物料高度测量装置，所述装置包括：
[0013]主控制模块
、FFC
排线模块
、
节点控制板模块
、
同轴电缆组件模块；
[0014]所述主控制模块
、FFC
排线模块
、
同轴电缆组件模块分别与所述节点控制板模块连接
。
[0015]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
[0016]一种用于物料高度测量电路的方法，所述方法用于工业用物料高度测量电路，所述电路包括主控制电路
、
节点控制电路
、
采样电路，所述方法包括：
[0017]所述主控制电路发出数据读取请求信号，并通过通信接口将所述数据读取请求信号传递到节点控制电路；
[0018]所述节点控制电路将数据读取请求信号转换为驱动信号，在所述驱动信号下发出连续的
PWM
波到采样电路；
[0019]所述采样电路根据所述连续的
PWM
波对积分电容的电压进行
ADC
采样并将采样结果发送到节点控制电路；
[0020]所述节点控制电路将接收到的采样结果进行处理得到被测物料实际高度
。
[0021]一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
[0022]一种用于物料高度测量电路的方法，所述方法用于工业用物料高度测量电路，所述电路包括主控制电路
、
节点控制电路
、
采样电路，所述方法包括：
[0023]所述主控制电路发出数据读取请求信号，并通过通信接口将所述数据读取请求信号传递到节点控制电路；
[0024]所述节点控制电路将数据读取请求信号转换为驱动信号，在所述驱动信号下发出连续的
PWM
波到采样电路；
[0025]所述采样电路根据所述连续的
PWM
波对积分电容的电压进行
ADC
采样并将采样结果发送到节点控制电路；
[0026]所述节点控制电路将接收到的采样结果进行处理得到被测物料实际高度
。
[0027]采用本专利技术实施例，具有如下有益效果：
[0028]本专利技术本专利技术提出一种具备通信功能
、
便于批量部署和扩充的非侵入式物料高度传感节点，实现批量化自动化的余料检测，能够将物料高度转换为可以测量的电量信号，再结合经被测物料的介电常数
、
传感节点的安装高度
、FFC
排线的物理尺寸，计算得到实际的罐体内被测物料的高度，最终传感节点将数据经总线发送回外部的总控制节点，实现余料信息报告的功能
。
[0029]本专利技术在测量物料高度时，不需要特殊外设，而利用了单片机内部外设的互联特性，通过一些外设的组合和少量外部电路实现电容式物料传感器的驱动和采集功能，适应性广泛，对单片机和外部电路的型号具有较低的敏感性，够适用于批量化
、
低成本化的应用场景中，且能够对容器内的物料高度进行非侵入式测量，同时由于
FFC
排线的柔软性，以及节点控制板和
FFC
排线的分体式设计，能够使得该方案对容器外壁的形状具有很高的适应性
。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于物料高度测量电路的方法，其特征在于，所述方法用于工业用物料高度测量电路，所述电路包括主控制电路
、
节点控制电路
、
采样电路，所述方法包括：所述主控制电路发出数据读取请求信号，并通过通信接口将所述数据读取请求信号传递到节点控制电路；所述节点控制电路将数据读取请求信号转换为驱动信号，在所述驱动信号下发出连续的
PWM
波到采样电路；所述采样电路根据所述连续的
PWM
波对积分电容的电压进行
ADC
采样并将采样结果发送到节点控制电路；所述节点控制电路将接收到的采样结果进行处理得到被测物料实际高度
。2.
根据权利要求1所述的用于物料高度测量电路的方法，其特征在于，所述主控制电路发出数据读取请求信号，之前还包括：预设单次测量时长；若所述主控制电路在单次测量时长内未接收到反馈信号，则确定发生电路故障事件并发出警报；若所述主控制电路在单次测量时长内接收到反馈信号，则确认未发生电路故障事件，所述主控制电路对反馈信号进行显示并退出本次测量
。3.
根据权利要求1所述的用于物料高度测量电路的方法，其特征在于，所述节点控制电路将接收到的采样结果进行处理得到物料高度，具体包括：判断所述节点控制电路检测到采样电路所采样的积分电容的电压值是否超过预设电压值；若所述节点控制电路检测到采样电路所采样的积分电容的电压值超过预设电压值后，停止
PWM
波输出，确定被测物料的实际高度；若所述节点控制电路检测到采样电路所采样的积分电容的电压值未超过预设电压值，则继续输出
PWM
波直至所述节点控制电路检测到采样电路所采样的积分电容的电压值超过预设电压值
。4.
根据权利要求3所述的用于物料高度测量电路的方法，其特征在于，所述确定被测物料的实际高度，包括：确定
FFC
排线感应电极对地的电容量；根据所述积分电容的容量
、
已发出
PWM
波的个数
、FFC
排线感应电极对地的电容量
、
被测物料的介电常数以及
FFC
排线的特征，确定被测物料的初始高度；对初始高度进行滤波处理；通过将所述滤波处理后的初始高度与
FFC
排线的安装高度相加，确定所述被测物料的实际高度
。5.
根据权利要求4所述的用于物料高度测量电路的方法，其特征在于，所述确定
FFC
排线感应电极对地的电容量，包括：采集积分电容
Cint
的电压；将
FFC
排线感应电极对地的杂散电容
Cx
充电至
VDD
，并联在具有较低电压且固定容量的积分电容
Cint
上后，杂散电容
Cx
和积分电容
Cint
之上的电荷会重新分布直至杂散电容
Cx
和积分电容
Cint
上的电压相同；
其中，开始均压前积分电容
Cint
上电压为
Uint[k]
，杂散电容
Cx
上电压为
VDD
；根据公式确定
FFC
排线感应电极对地杂散电容
Cx
的电容量
。6.
一种用于实现如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晶，王科，杨军，项恩新，李洪伟，赵现平，邵武，阳浩，李晓宁，邓云坤，李弘昌，尹芳辉，王振兴，段军鹏，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：