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计量新技术!微功耗潮汐液位变送器及潮汐液位测量方法

编辑:金沙官网        发布日期:2018-04-09        点击量:984

内容说明

本发明属液位变送器领域,尤其涉及一种用于测量潮汐液位的具有微功耗特点和RS485通讯功能的液位变送器及其所采用的潮汐液位测量方法。

发明背景

液位变送器是对压力变送器技术的延伸和发展,根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理,实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。

目前,已知的液位变送器有以下几类。第一类:采用直流电源供电,提供两线制4~20mA电流输出。这种变送器的输出信号需要独立布线,不能互连。电流信号的特点使得布线距离不能过长,否则容易受到干扰。此类变送器在接收端要进行电流电压转换,会带来附加误差,故其测量精度受到限制,通常在0.5%左右。另外,工作电流至少为4mA,无法满足低功耗的要求,不适合使用电池供电。第二类:采用直流电源供电,提供RS485通讯信号输出。这种变送器布线较为方便,多个变送器可以通过串行总线连接到一个网络中,同时抗干扰能力较强,但是此类变送器处于实时工作状态,变送器的工作电流较大,通常达到mA量级,因此不适合使用电池供电。

发明内容

本发明旨为克服现有技术的不足,提供一种节省电能,组网方便,适合干电池长期连续供电的场合,能够显著延长电池的使用寿命,降低后期使用成本的微功耗潮汐液位变送器。

本发明还提供一种微功耗潮汐液位变送器所采用的潮汐液位测量方法。

微功耗潮汐液位变送器及潮汐液位测量方法的原理构成图

图为本发明原理框图。

为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案为:微功耗潮汐液位变送器,包括压力传感器、AD转换器、单片机、RS485接口及电源稳压部分;RS485接口接单片机的信号传输端口;单片机的信号传输端口分别接AD转换器及压力传感器;压力传感器的信号传输端口接AD转换器的信号传输端口;电源稳压部分为单片机、AD转换器及RS485接口提供电源。

本发明压力传感器采用压阻式表压传感器芯片TS86。AD转换器采用ADS1247芯片。RS485接口采用MAX3471芯片。单片机采用STM8L051芯片。电源稳压部分采用LDO稳压芯片。

上述微功耗潮汐液位变送器所采用的潮汐液位测量方法,可按如下步骤进行。(1)在待机状态下,单片机和AD转换器处于微功耗掉电工作模式,内部时钟停止,保留内部RAM数据,压力传感器电源关闭,RS485接口处于低功耗接收等待状态。(2)上位机发出指令,RS485接口输出数据信号;单片机检测相应信号,触发外部中断以唤醒单片机。(3)单片机接收串口数据,获得有效指令后,启动压力传感器电源,唤醒AD转换器,完成一次完整测量过程。(4)测量结束后,关闭压力传感器电源,将AD转换器重置为掉电状态,再进行数据计算,并将测量结果通过RS485接口发送至上位机;(5)通讯结束后,单片机重新进入掉电状态。

本发明步骤(1)的工作电流小于等于10uA;步骤(3)的工作电流为1mA;步骤(4)的工作电流为20mA。

本发明节省电能,组网方便,适合干电池长期连续供电的场合,能够显著延长电池的使用寿命,降低后期使用成本。在实际应用中,本发明微功耗潮汐液位变送器工作于野外,采用一次性电池供电,采用间歇测量的方式,变送器的功耗低,可满足电池长期使用的要求。同时,本发明可采用RS485方式输出数据,组网方便。

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