微功耗潮汐液位变送器制造技术

本实用新型专利技术属液位变送器领域，尤其涉及一种微功耗潮汐液位变送器及其所采用的潮汐液位测量方法，包括压力传感器、AD转换器、单片机、RS485接口及电源稳压部分；所述RS485接口接单片机的信号传输端口；所述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。变送器平时处于微功耗待机状态，通过RS485接口发来的指令将处于掉电状态的单片机激活，单片机控制外围电路执行测量和通讯操作后变送器重新处于微功耗待机状态。本实用新型专利技术节省电能，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。

Micro power consumption tide level transmitter

The utility model belongs to the field of liquid level transmitter, in particular to a method for measuring the tidal level tidal level transmitter and the micro power consumption, comprising a pressure sensor, AD converter, MCU, RS485 interface and power supply voltage; signal transmission port of the RS485 interface chip; signal transmission port of the microcontroller is respectively connected with the AD converter and pressure sensor; signal transmission port signal transmission port of the pressure sensor is connected with the AD converter. The transmitter is usually micropower standby state, through the RS485 interface to send the instruction in the power-off state of the microcontroller peripheral circuit activation, MCU control execution again in micropower standby transmitter measurement and communication operation. The utility model has the advantages of energy saving, convenient networking, suitable for the condition of long term continuous power supply of the dry battery, the service life of the battery can be prolonged, and the later use cost can be reduced.

【技术实现步骤摘要】

本技术属液位变送器领域，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。
技术介绍
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，公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。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种节省电能，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。为解决上述技术问题，本技术是这样实现的。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；所述RS485接口接单片机的信号传输端口；所述单片机的信号传输端口分别接AD转换器及压力传感器；所述压力传感器的信号传输端口接AD转换器的信号传输端口；所述电源稳压部分为单片机、AD转换器及RS485接口提供电源。作为一种优选方案，本技术所述压力传感器采用压阻式表压传感器芯片TS86。进一步地，本技术所述AD转换器采用ADS1247芯片。进一步地，本技术所述RS485接口采用MAX3471芯片。进一步地，本技术所述单片机采用STM8L051芯片。进一步地，本技术所述电源稳压部分采用LDO稳压芯片。本技术节省电能，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，本技术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，本技术可采用RS485方式输出数据，组网方便。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。本技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1是本技术微功耗潮汐液位变送器的原理框图。图2是本技术微功耗潮汐液位变送器的电路原理图。图3是本技术潮汐液位测量方法流程框图。具体实施方式如图1所示，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；所述RS485接口接单片机的信号传输端口；所述单片机的信号传输端口分别接AD转换器及压力传感器；所述压力传感器的信号传输端口接AD转换器的信号传输端口；所述电源稳压部分为单片机、AD转换器及RS485接口提供电源。参见图2所示，本技术所述压力传感器采用压阻式表压传感器芯片TS86。本技术所述AD转换器采用ADS1247芯片。本技术所述RS485接口采用MAX3471芯片。本技术所述单片机采用STM8L051芯片。本技术所述电源稳压部分采用LDO稳压芯片。参见图3所示，上述微功耗潮汐液位变送器所采用的潮汐液位测量方法，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。本技术所述步骤（1）的工作电流小于等于10uA；所述步骤（3）的工作电流为1mA；所述步骤（4）的工作电流为20mA。本技术变送器平时处于微功耗待机状态，通过RS485接口发来的指令将处于掉电状态的单片机激活，单片机控制外围电路执行测量和通讯操作后重新处于微功耗待机状态。本技术供电电源经微功耗LDO稳压芯片给电路供电，该芯片的输出电压为3.3V；单片机采用具备内部RC振荡器的芯片；AD转换器采用具有掉电工作模式的芯片；RS485接口采用微功耗的芯片。压力传感器芯片的电源由单片机控制。本技术单片机采用STM8L051芯片；AD转换器采用ADS1247芯片；RS485接口采用MAX3471；应力传感器为TS86；电源稳压芯片为HT7533。电路连接方面，外电源输入VPP经过保护电路和滤波电路以后接LDO稳压芯片的输入端，LDO稳压芯片的输出为主电源，提供给单片机、AD转换器及RS485接口使用。压力传感器的正电源接单片机的某个IO口上，因此能够方便地实现电源通断控制。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。单片机内部时钟停止，但是内部的RAM数据仍然保留，可以通过外部中断唤醒。压力传感器电源被关闭以节省电能。RS485接口处于低功耗接收等待状态。此时变送器消耗电流极低，接近于零功耗。当上位机发来指令后，RS485接口输出数据信号。串行通讯的数据都是以高电平到低电平的跳变边沿起始，单片机检测到该电平跳变信号，触发外部中断从而唤醒单片机。单片机接收串口数据，获得有效指令后，打开压力传感器电源，通过指令唤醒AD转换器，完成一次完整的测量过程。测量结束以后关闭压力传感器电源，通过指令将AD转换器重新设置为掉电状态，再进行数据的计算并且将测量结果通过RS485接口发送给上位机。通讯结束以后，单片机重新进入掉电状态，这时整个变送器重新处于微功耗待机状态。在以上的工作流程中，变送器平时处于微功耗待机状态，只在响应上位机指令时完成测量通讯操作。因为液位信号变化缓慢，通常间隔数分钟甚至一小时才测量一次，所以绝大部分时间变送器处于待机状态。在变送器待机状态下耗电接近于零（小于等于10uA），主要耗电过程在于测量和通讯。变送器唤醒后，执行测量操作时耗电1mA，用时500mS；通讯时的工作电流为20mA，用时25mS。在压力变化缓慢的情况下，可以适当延长上位机读取数据的周期，假如每10分钟读取一次液位数据，变送器的平均电流约为11.7uA（设待机耗电为10uA），仅比待机耗电略高。如采用2000mAH容量的锂电池，则可以连续使用19.5年。参见图2所示，U1为压力传感器，U2为AD转换器，U3为单片机，U4为RS485接口通讯芯片，UP1为电源稳压芯片。参见图1所示，变送器主要由压力传感器、AD转换器、单片机、RS485接口和电源稳压电路组成。电源稳压电路的输出为其他电路部分供电。参见图2所示，压力传感器U1采用通用的压阻式表压传感器芯片TS86，量程可以根据实际需要选择；U2为AD转换器，采用TI公司的ADS12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微功耗潮汐液位变送器，其特征在于，包括压力传感器、AD转换器、单片机、RS485接口及电源稳压部分；所述RS485接口接单片机的信号传输端口；所述单片机的信号传输端口分别接AD转换器及压力传感器；所述压力传感器的信号传输端口接AD转换器的信号传输端口；所述电源稳压部分为单片机、AD转换器及RS485接口提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种微功耗潮汐液位变送器，其特征在于，包括压力传感器、AD转换器、单片机、RS485接口及电源稳压部分；所述RS485接口接单片机的信号传输端口；所述单片机的信号传输端口分别接AD转换器及压力传感器；所述压力传感器的信号传输端口接AD转换器的信号传输端口；所述电源稳压部分为单片机、AD转换器及RS485接口提供电源。2.根据权利要求1所述的微功耗潮汐液位变送器，其特征在于：所述压力传感器采用压阻式表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，孔祥飞，董清波，刘妍，彭春文，芦越栋，刘成卓，申安安，
申请(专利权)人：沈阳仪表科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21