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烟台大学机电汽车工程学院 液位检测系统设计
芯片内部。此外该芯片还可采用其他传感器信号或线性输入作为输入信号。
该器件采用16脚DIP封装。芯片的主要特点如下； ●集成有热阻探针的控制电路； ●可单次测量或重复测量； ●具有探针短路、开路检测功能；
●电源或控制输入端具有50V的瞬态电压保护电路； ●电源范围7.5~18V； ●内部有电源调节器；
●可在-40℃—+80℃的工作温度范围内工作。 LM1042的结构如图2-2所示：
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液位检测芯片LM1042的原理框图如图1所示。各引脚功能描述如下：
1脚：热阻探针输入，内接放大器，在探针开始测量时被箝位到低电平； 2脚：器件接地端；
3脚：该端连接到外部PNP晶体管的发射极，为热阻探针提供200mA的固定电流，芯片内部的参考源使该端的电压维持在比电源端低2V的电平上。 4脚：该端连接到外部PNP晶体管的基极上； 5脚：该端接热阻探针以便对之进行开路和短路检测；
6脚：电源端＋Vs，电压范围7.5～18V，可承受50V的瞬时电压；
7脚：第二热阻探针输入或其他线性信号输入。8脚：探针选择与控制端。如果该端加逻辑低电平，探针1被选中并启动定时周期，随后低电平被锁定，直到测量结束。在该端为低电平时，根据9脚的状态，探针1进行一次测量或重复测量；如果在探针1的测量周期外该端输入为逻辑高电平，则选中探针2进行测量；
9脚：重复振荡器的定时电容器在该脚与地之间连接。当探针1的测量周期被启动时，2μA的电流对定时电容充电，直到电压值为4.3V。如果该端接地，重复振荡器被禁止。在8脚为低电平时，只允许探针1进行一次测量；
10脚：可在该端与地之间接一电阻以改变探针2的输入放大器增益。此放大器的增益在该端开时为1.2，在该端对地短路时为3.4。可通过电阻分压网络把直流偏置调整为VREG或地电平； 11脚：电压调整输出，应将该端连接到15脚以构成完整的电压调整控制环路。使15脚电压保持恒定6V；
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12脚：在该端与地之间连接一电容，用以设定探针1测量的定时周期；
13脚：在该端与地之间连接一电阻以设定12脚的充电电流，电阻值应介于3kΩ到15kΩ之间，典型值为12kΩ；
14脚：在该端与探针电压端11脚之间连接一具有低漏电流的电容，作为探针1测量时的记忆电容器，该电容的典型值为0.1μF(不大于0.47μF)。对于长记忆保持时间，该端的内部泄漏电流最大为2nA；
15脚：此端为内部电压探针器的反馈输入，通常连接到11脚。可在该端串接一电阻以调节调整电压输出值；
16脚：探针1和探针2的线性电压输出端，能够提供±10mA的启动电流。该端可通过一600Ω的测量仪表连接到VREG端。 3.1 关于热阻探针
热阻探针工作的基本原理是基于功率在探针上耗散，探针温度的变化依赖于周围材料的热阻的大小，由于空气和其它气体相对于水和油来说是热的不良导体，利用这一点有可能测量探针等浸入液体媒介的深度。其原理如图2所示。
在测量周期中，一固定的驱动电流I施加到探针上，在测量的起始时刻和结束时刻探针两端的电压
被采样，得到电压差ΔV0由于空气的热阻RTHA大于油的热阻RTHO，由它们引起的温度变化分别为ΔT1和ΔT2，相应的探针电阻也会随着改变为ΔR1和ΔR2差值，在每单位长度上产生相应的电压变化ΔV1和ΔV2。电压差ΔV由下式给出： ΔV=LAΔV1/L＋(L－LA)ΔV1/L
由于ΔV1>ΔV2，RTHA>RTHO，ΔV会随着探针在空气中长度的增加而增大。在实际应用中，为获得最佳效果，探针需要具有高的温度系数和低的热阻时间常数，为避免误触发探针短路开路检测器，探针电压必须介于0.7V和5.3V之间，对于200mA的电流容许的探针阻值范围是3.5Ω到24Ω。 3.2 电路工作过程
探针工作时，需要测量未耗功率前和消耗功率以后的探针的电阻值。在如图所示的连接方式中，8脚为低电平时(V8<0.5V)会启动一次测量过程，内部的时基斜波发生器开始工作并产生一锯齿波，探针驱动电路被打开，通过外接的PNP晶体管为探针提供200mA的电流。在该锯齿波电压上升到1V时，管脚1的箝位被取消，电容C1存取了这时刻对应的探针电压，由于Ct已被充电，锯齿波的上升斜率变小，在电容Ct的电压超过门限4.1V时，内部的陷流电流源开始工作，电容Ct开始放电。当电容电压在1.3V和1V之间时(对应的时刻分别为T3和T4)，经放大的管脚1的电压代表着自T2时刻起探针电压的变化(由于电流为恒定值，这一电压变化值又对应着探针热阻的变化)，该值被送到14脚的记忆电容器Cm，在Ct电压为0.7V(对应T5时刻)时，探针电流被关断，测量周期结束。在探针错误被检测到时，记忆电容器被送到探针电源上。器件14脚的最大泄漏电流为 2nA，以便获得长的记忆保持时间。14脚上的电压被放大以驱动16脚。只有通过把8脚置为逻辑低电平或通过重复振荡器才能启动新的一次测量。上述过程如图3所示。
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（3）A/D转换芯片ADC0809
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 ●ADC0809的内部逻辑结构
由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
●． ADC0809引脚结构
ADC0809各脚功能如下： D7-D0：8位数字量输出引脚。 IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。 VCC：+5V工作电压。 GND：地。
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