CN214538134U - 基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，包括不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的内部嵌套安装有MCU控制电路板和压力传感器，所述压力传感器通过四芯线缆与MCU控制板电路板的MCU控制模块电性相连，且压力传感器的负压端通过带导气管的四芯线缆与大气相通，所述压力传感器选用桥式电路，MCU控制模块给压力传感器供电并采集其微小模拟电压信号，通过放大电路调零并采样电压输出0‑5V电压并通过采集温度及标定参数进行非线性修正。通过MCU控制模块的数值换算、处理，压力传感器可直接输出被测物理量，免去了人工计算的烦杂程序与可能产生的错误，由于输出的是数字信号而非微弱的感应模拟信号，故能实现远距离传输，且输出方式多样。

Description

基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器

技术领域

本实用新型涉及液位传感器技术领域，特别涉及基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器。

背景技术

液位传感器，传统产品是通过前端压力探头，采样信号然后标定输出模拟信号例如电压或电流为主流，前端膜片跟结构件均为304不锈钢件，适用于不同的工况环境，该类液位传感器外型量程均已广泛地用于检测江河、容器、水库、管道等不同环境的液位高度或液位压力，所以在水利水电、铁路、交通、建筑等领域得到广泛应用。

且很多液位传感器测量的是绝压的压力，因为绝压含大气压的压力值，大气压是一个变化值，导致需要高精测量的时候无法测量液体液位产生的压力值，需要测量表压即仅液体的压力值需要通过带导气管的电缆把大气与前端压力敏感元器件的负压端相通。但现在的液位传感器具有如下缺点：

1、液位传感器输出的是模拟信号，还须依据标定曲线换算才能得出物体的被测物理量，或通过上位机设备来计算数据；2、液位传感器输出的实测频率未经数据处理和调制，属微弱交流信号，而非数字信号，不能做远距离传输或者做远程数据传输有衰减， RS485输出有信号匹配、通信距离等其他局限性；3、当液位传感器被大量运用于项目上，易造成传感器编号和标定参数的丢失，以至测量出传感器频率值也无法算出相应的物理量的无效数据情况，不能一一对应；4、液位传感器无存储空间或者存储空间不够，不能记录原始采样数据，或不能记录前端压力敏感器件的初始信号，不便于后期对数据的追根溯源；5、液位传感器大多检测的液位的绝压，需要检测实际液位误差较大，因为没有专用的结构和线缆屏除大气压变化引起的压力变化；6、内部没有实时时钟，不能自动化测量，只能主动输出模拟信号或者应答RS485命令，不能自主工作存储历史数据，实现供电即可独立工作。

为此，我们提出基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，包括不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的内部嵌套安装有MCU控制电路板和压力传感器；

所述压力传感器通过四芯线缆与MCU控制板电路板的MCU 控制模块电性相连，且压力传感器的负压端通过带导气管的四芯线缆与大气相通。

进一步地，所述压力传感器选用桥式电路，MCU控制模块给压力传感器供电并采集其微小模拟电压信号，通过放大电路调零并采样电压输出0-5V电压并通过采集温度及标定参数进行非线性修正；在标定时温度为T，然后放置高低温箱，从-20℃升到 60℃，记录可采样电压从a变化到b，则可计算每变化1℃的温度，压力探头及采样电路影响输出电压为(b-a)/80，假如实际检测工作时温度为t，则温度补偿之后的输出电压为(t-T)*(b-a)/80，从而可减小温度对液位传感器的影响。

进一步地，所述不锈钢外壳的内部安装有与MCU控制电路板电性连接的存储芯片；可根据实时时间存储液位传感器的检测数据，并可以通过例如RS485外接接口提取数据，便于数据的原始保存。

进一步地，所述不锈钢外壳的顶部套接有密封圈；保证传感器本体可适用于大多数常规工况的液体测量环境。

进一步地，所述MCU控制电路板的数据输出接口为RS485 接口，同时预留TTL跟CAN总线接口，根据需求选择不同硬件接口输出，可直接外接其他RS485的传输设备。

进一步地，所述MCU控制电路板的MCU控制模块控制智能液位传感器的工作模式，主动上传数据或应答式回传数据。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：通过MCU 控制模块的数值换算、处理，压力传感器可直接输出被测物理量，免去了人工计算的烦杂程序与可能产生的错误，由于输出的是数字信号而非微弱的感应模拟信号，故能实现远距离传输，且输出方式多样；智能液位传感器具有一定的智能型，通电即可完全自动工作，定时采集数据输出数据并存储数据；工作模式多样化，可应答式响应总线命令，也可自主定时启动工作自动测量存储发送，可通过读取命令读取内部存储记录；智能液位传感器具有全球唯一编码，避免了现场标号可能产生的混乱，该编码只可读不可写，可以作为产品防伪编码，同时解决了产品的防伪问题，可以确保使用该产品的用户利益；智能液位传感器具有温度测量芯片，可以对所测得的数据进行温度补偿，提高了产品长期数据监测的稳定性；传感器的编号、标定参数、已测试数据等信息被永久性地存储在传感器地存储芯片中，因此即使传感器的传输线缆断损，只要重新接通就可从传感器中调出历史测试数据、并恢复新的测试；组网便捷稳定，只需现场布置总线，传感器可以从总线或其他方式取得工作电压，设置自主工作模式，数据主动上传同时传感器本地。

附图说明

图1为本实用新型基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器的结构示意图。

图2为本实用新型基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器的剖视图。

图3为本实用新型基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器的电路连接图。

图中：1、不锈钢外壳；2、密封圈；3、四芯线缆；4、MCU 控制电路板；5、压力传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-3所示，基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，包括不锈钢外壳1，所述不锈钢外壳1的内部嵌套安装有MCU控制电路板4和压力传感器5；

所述压力传感器5通过四芯线缆3与MCU控制板电路板的 MCU控制模块电性相连，且压力传感器5的负压端通过带导气管的四芯线缆3与大气相通。

其中，所述压力传感器5选用桥式电路，MCU控制模块给压力传感器5供电并采集其微小模拟电压信号，通过放大电路调零并采样电压输出0-5V电压并通过采集温度及标定参数进行非线性修正；在标定时温度为T，然后放置高低温箱，从-20℃升到 60℃，记录可采样电压从a变化到b，则可计算每变化1℃的温度，压力探头及采样电路影响输出电压为(b-a)/80，假如实际检测工作时温度为t，则温度补偿之后的输出电压为(t-T)*(b-a)/80，从而可减小温度对液位传感器的影响。

其中，所述不锈钢外壳1的内部安装有与MCU控制电路板4 电性连接的存储芯片；可根据实时时间存储液位传感器的检测数据，并可以通过例如RS485外接接口提取数据，便于数据的原始保存。

其中，所述不锈钢外壳1的顶部套接有密封圈2；保证传感器本体可适用于大多数常规工况的液体测量环境。

其中，所述MCU控制电路板4的数据输出接口为RS485接口，同时预留TTL跟CAN总线接口，根据需求选择不同硬件接口输出，可直接外接其他RS485的传输设备。

其中，所述MCU控制电路板4的MCU控制模块控制智能液位传感器的工作模式，主动上传数据或应答式回传数据。

需要说明的是，本实用新型为基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，四芯线缆3内的4芯线有2芯电源线和2芯信号线，2芯电源线直接与电源模块电性连接，电源模块为宽幅输入，支持DC9-24V，电源模块有降压稳压电路给后面的电路提供精准电源，MCU控制模块控制整个智能液位传感器工作流程，首先确定工作模式，监控达到需要需要采集工作触发点，则通过采样放大电路采集压力传感器5的原始信号，并同时采集温度传感器的温度数据，然后MCU控制模块采样相应的数据，同时调取存储芯片的标定信息，温补参数再对压力传感器5的电压补偿，并通过非线性计算出液位传感器的液位液压值，同时提前RTC时钟电路的时间值同时存储，包装每次测量的液位液压值有时间值液位液压值，并同时通过RS485驱动芯片传输至线缆，可以直接与计算机或其他设备联网进行自动化测试工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，包括不锈钢外壳(1)，其特征在于，所述不锈钢外壳(1)的内部嵌套安装有MCU控制电路板(4)和压力传感器(5)；

所述压力传感器(5)通过四芯线缆(3)与MCU控制板电路板的MCU控制模块电性相连，且压力传感器(5)的负压端通过带导气管的四芯线缆(3)与大气相通。

2.根据权利要求1所述的基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，其特征在于：所述压力传感器(5)选用桥式电路，MCU控制模块给压力传感器(5)供电并采集其微小模拟电压信号，通过放大电路调零并采样电压输出0-5V电压并通过采集温度及标定参数进行非线性修正。

3.根据权利要求1所述的基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，其特征在于：所述不锈钢外壳(1)的内部安装有与MCU控制电路板(4)电性连接的存储芯片。

4.根据权利要求1所述的基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，其特征在于：所述不锈钢外壳(1)的顶部套接有密封圈(2)。

5.根据权利要求1所述的基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，其特征在于：所述MCU控制电路板(4)的数据输出接口为RS485接口，同时预留TTL跟CAN总线接口，根据需求选择不同硬件接口输出，可直接外接其他RS485的传输设备。

6.根据权利要求1所述的基于压阻式压力敏感元件的智能液位传感器，其特征在于：所述MCU控制电路板(4)的MCU控制模块控制智能液位传感器的工作模式，主动上传数据或应答式回传数据。

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