微功耗潮汐液位變送器及其所采用的潮汐液位測量方法

今天為大家介紹一項國家發明授權專利——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研究院有限公司申請，并于2018年4月3日獲得授權公告。

內容說明

本發明屬液位變送器領域，尤其涉及一種用于測量潮汐液位的具有微功耗特點和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。

發明背景

液位變送器是對壓力變送器技術的延伸和發展，根據不同比重的液體在不同高度所產生壓力成線性關系的原理，實現對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準確測量和傳送。

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立布線，不能互連。電流信號的特點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行電流電壓轉換，會帶來附加誤差，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，多個變送器可以通過串行總線連接到一個網絡中，同時抗干擾能力較強，但是此類變送器處于實時工作狀態，變送器的工作電流較大，通常達到mA量級，因此不適合使用電池供電。

發明內容

本發明旨為克服現有技術的不足，提供一種節省電能，組網方便，適合干電池長期連續供電的場合，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。

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

本發明壓力傳感器采用壓阻式表壓傳感器芯片TS86。AD轉換器采用ADS1247芯片。RS485接口采用MAX3471芯片。單片機采用STM8L051芯片。電源穩壓部分采用LDO穩壓芯片。

上述微功耗潮汐液位變送器所采用的潮汐液位測量方法，可按如下步驟進行。（1）在待機狀態下，單片機和AD轉換器處于微功耗掉電工作模式，內部時鐘停止，保留內部RAM數據，壓力傳感器電源關閉，RS485接口處于低功耗接收等待狀態。（2）上位機發出指令，RS485接口輸出數據信號；單片機檢測相應信號，觸發外部中斷以喚醒單片機。（3）單片機接收串口數據，獲得有效指令后，啟動壓力傳感器電源，喚醒AD轉換器，完成一次完整測量過程。（4）測量結束后，關閉壓力傳感器電源，將AD轉換器重置為掉電狀態，再進行數據計算，并將測量結果通過RS485接口發送至上位機；（5）通訊結束后，單片機重新進入掉電狀態。

本發明步驟（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。

本發明節省電能，組網方便，適合干電池長期連續供電的場合，能夠顯著延長電池的使用壽命，降低后期使用成本。在實際應用中，本發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，本發明可采用RS485方式輸出數據，組網方便。