【中國儀表網(wǎng) 儀表專利】創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利――微功耗潮汐液位變送器及其所采用的潮汐液位測量方法。該專利由沈陽儀表科學(xué)研究院有限公司申請，并于2018年4月3日獲得授權(quán)公告。
 

　　內(nèi)容說明
 

　　本發(fā)明屬液位變送器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測量潮汐液位的具有微功耗特點(diǎn)和RS485通訊功能的液位變送器及其所采用的潮汐液位測量方法。
 

　　發(fā)明背景
 

　　液位變送器是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生壓力成線性關(guān)系的原理，實(shí)現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準(zhǔn)確測量和傳送。
 

　　目前，已知的液位變送器有以下幾類。第一類：采用直流電源供電，提供兩線制4～20mA電流輸出。這種變送器的輸出信號需要獨(dú)立布線，不能互連。電流信號的特點(diǎn)使得布線距離不能過長，否則容易受到干擾。此類變送器在接收端要進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，會(huì)帶來附加誤差，故其測量精度受到限制，通常在0 .5%左右。另外，工作電流至少為4mA，無法滿足低功耗的要求，不適合使用電池供電。第二類：采用直流電源供電，提供RS485通訊信號輸出。這種變送器布線較為方便，多個(gè)變送器可以通過串行總線連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)抗干擾能力較強(qiáng)，但是此類變送器處于實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，變送器的工作電流較大，通常達(dá)到mA量級，因此不適合使用電池供電。
 

　　發(fā)明內(nèi)容
 

　　本發(fā)明旨為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)省電能，組網(wǎng)方便，適合干電池長期連續(xù)供電的場合，能夠顯著延長電池的使用壽命，降低后期使用成本的微功耗潮汐液位變送器。
 

　　本發(fā)明還提供一種微功耗潮汐液位變送器所采用的潮汐液位測量方法。
 

 

圖為本發(fā)明原理框圖。
 

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：微功耗潮汐液位變送器，包括壓力傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、RS485接口及電源穩(wěn)壓部分；RS485接口接單片機(jī)的信號傳輸端口；單片機(jī)的信號傳輸端口分別接AD轉(zhuǎn)換器及壓力傳感器；壓力傳感器的信號傳輸端口接AD轉(zhuǎn)換器的信號傳輸端口；電源穩(wěn)壓部分為單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換器及RS485接口提供電源。
 

　　本發(fā)明壓力傳感器采用壓阻式表壓傳感器芯片TS86。AD轉(zhuǎn)換器采用ADS1247芯片。RS485接口采用MAX3471芯片。單片機(jī)采用STM8L051芯片。電源穩(wěn)壓部分采用LDO穩(wěn)壓芯片。
 

　　上述微功耗潮汐液位變送器所采用的潮汐液位測量方法，可按如下步驟進(jìn)行。(1)在待機(jī)狀態(tài)下，單片機(jī)和AD轉(zhuǎn)換器處于微功耗掉電工作模式，內(nèi)部時(shí)鐘停止，保留內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)，壓力傳感器電源關(guān)閉，RS485接口處于低功耗接收等待狀態(tài)。(2)上位機(jī)發(fā)出指令，RS485接口輸出數(shù)據(jù)信號；單片機(jī)檢測相應(yīng)信號，觸發(fā)外部中斷以喚醒單片機(jī)。(3)單片機(jī)接收串口數(shù)據(jù)，獲得有效指令后，啟動(dòng)壓力傳感器電源，喚醒AD轉(zhuǎn)換器，完成一次完整測量過程。(4)測量結(jié)束后，關(guān)閉壓力傳感器電源，將AD轉(zhuǎn)換器重置為掉電狀態(tài)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，并將測量結(jié)果通過RS485接口發(fā)送至上位機(jī)；(5)通訊結(jié)束后，單片機(jī)重新進(jìn)入掉電狀態(tài)。
 

　　本發(fā)明步驟(1)的工作電流小于等于10uA；步驟(3)的工作電流為1mA；步驟(4)的工作電流為20mA。
 

　　本發(fā)明節(jié)省電能，組網(wǎng)方便，適合干電池長期連續(xù)供電的場合，能夠顯著延長電池的使用壽命，降低后期使用成本。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明微功耗潮汐液位變送器工作于野外，采用一次性電池供電，采用間歇測量的方式，變送器的功耗低，可滿足電池長期使用的要求。同時(shí)，本發(fā)明可采用RS485方式輸出數(shù)據(jù)，組網(wǎng)方便。