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电工技术基础 LM1042集成液位传感器的工作原理是什么？性能如何？
LM1042是美国国家半导体公司(NSC)推出的集成液位传感器。它内含模拟开关、放大器、锯齿波发生器、电平检测器、恒流源、重复振荡器、探头故障检测器等电路。可适配两只热敏电阻探头。其内部的探头故障检测器和电平检测器可以监测探头的工作状态，并具有复位和延迟开关功能，并可实现电路的切换和抑制瞬间干扰。利用外接的热敏电阻探头在液体和空气中的不同热阻，便可实现对各种液体液面高度的测量。其模拟电压输出端可输出与液面高度呈线性关系的电压信号，电压范围为+0.2～+6V，最大输出电流可达lOmA，可以直接驱动模拟式指示仪表，也可以配数字电压表以显示其测量结果。其内部的重复振荡器可以进行单次测量和多次测量模式的选择。
LM1042采用N16A封装。其引脚排列如图2-93所示，各引脚功能如下。
U+、GND:分别接电源正极和公共地，电源电压范围为+7.5～+18V，典型值为+12V。
RTlIN：为主探头的输入端，主探头要经0.lμF的电容与该端相连。
VTE. VTB:分别接外部晶体管的发射极和基极，以通过晶体管给主探头提供200mA的恒定电流。
RTDETE:探头故障检测输入，可检测主探头的开路、短路故障。
RT2IN：为辅助探头或其他非线性信号输入端，输入范围为1～5V。
R rCONT:为探头选择及控制端，该端接低电平时，选择主探头并启动定时周期；该端接高电平时，选择辅助探头。
Cosc:为重复振荡器的外接振荡电容端；该端不接振荡电容Cosc时，探头只进行单次测量，而当接上振荡电容Cosc时，则可进行多次测量。振荡电容一般取22ltF。
GADJ:为辅助探头内部放大器的电压增益调节端。
U。1、FB:分别为电源调节器的输出端和反馈端，当两端短按时：UOI=FB=6V，而当两端接电阻时，即可对Uol进行调整。
CT. RT:分别为锯齿波发生器的定时电容、定时电阻接入端，改变CT、RT可设定锯齿波的周期。
CMEM:为记忆电容接入端，当该端接上电容时，就可对主探头内部放大器的输出电压进行长时间的保存。
U。2：主探头和辅助探头的模拟电压输出，最大输出电流达土lOmA。
LM1042传感器内部主要包括5个放大器(A1～A5)、3个模拟开关( H1～S3)，以及探头开路与短路检测（器）、电平检测（器）和控制逻辑与锁存（器）等电路（见图2-94）。
LM1042的测量原理电路如图2-95所示。LM1042的VTE、VTB分别接晶体管VT的发射极和基极，以通过晶体管VT给热敏电阻探头提供恒定的工作电流。热敏电阻探头的一部分放入待测液体中，一部分暴露在空气中。当探头通入工作电流时，由于空气的热阻远大于液体的热阻，因此热敏探头的上下两部分的温度变化量、电阻变化量及电压变化量均不相同，这样就可据此求出液面高度与电压变化量之间的关系。设热敏探头的总高度为H，空气中的高度为 H1，液体中的高度为 H2，那么，当恒定的工作电流通入探头时，在H、H1、H2单位长度上的电压变化量将分别为AU、AUi、AU2，这样则有：
因此，要测量某种液体的液面高度，只需预先对探头进行标定，并求出H的值及AU,、△U2的值；然后在一个测量周期内对探头两端的电压△u进行采样，并将该采样值由Rr1IN端输入，经LM1042内部电路处理后，由U端输出与液面高度日呈线性关系的电压信号，这样，在经标定后即可由电压表读出液体的液面高度。设计时，探头可选用镍铬铁合金材料制成的热敏电阻丝，也可采用其他类型的热敏电阻丝。
LM1042的典型应用电路如图2-96所示。其中RT1为热敏电阻主探头，它由电阻率为50μΩxcm和电阻温度系数为3300x104/℃的镍铬铁合金热敏电阻丝构成。二极管VD用于防止电源极性反接。RP1用来调整探头的工作电流，以使工作电流恒定为200mA。C4、R2、RP2用来确定每次测量的持续时间。C6为记忆电容。开关S用来选择测量模式；当开关闭合时，选择单次测量模式；当开关断开时，选择重复测量模式。数字电压表DVM与LM1042的模拟信号输出端U02（16引脚）相接，可用来显示被测液体的液面高度。
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