智能水位水温传感器制造技术

智能水位水温传感器，其特征是：水位传感器输出与信号调理电路输入相连，恒流源为水位传感器提供电源，信号调理电路输出与单片机内A/D转换器输入相连，数字温度传感器接口与单片机对应接口相连，时钟芯片接口与单片机对应接口相连，分压电路输出与单片机内A/D转换器输入相连，RS485通信模块输入与单片机对应接口相连，其输出与地面无线模块对应接口相连，光耦输入与单片机对应接口相连，其输出与地面无线模块对应接口相连，单片机和时钟芯片由稳压电路供电，其它受控电子元件通过电子开关供电，电子开关通断由单片机控制；本实用新型专利技术整体封装在不锈钢管内，输出水位、水温、电池电压数字信号且稳定无噪声干扰，传输距离大于一千米并具有节能功能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字化传感器，尤其是需要进行远距离测量和传输水位水温数据的智能传感器。
技术介绍
煤矿矿区地下水的水位和水温变化数据是重要的水文资料，需要长期测量和保存。地下水距地表面的距离长达几百米至一千米不等，测量方式是通过打井，用电缆将测量设备放至水中。传统的测量方法是分别采用水位和水温两套测量设备，并且从井下到地面传输的是模拟信号，其缺点是安装不方便，传输距离近且模拟信号易受噪声干扰、不稳定，降低了测量数据的可靠性。许多矿区只测量水位，不测量水温，导致水文资料不全面。另外，矿区对测量仪器还有2点要求:1、所有的传感器都是采用电池供电，要求测量仪器具有节能和延长电池使用时间的功能。2、要求测量仪器具有随时更改定时测量时间的功能，并要求发送测量数据时同时发送测量时间及电池电压信息。传统的测量设备不具备上述功能。
技术实现思路
为了克服现有设备安装不方便、测量数据单一、传输距离近且传输模拟信号易受噪声干扰、不稳定的缺点，以及矿区对测量仪器的功能要求，本技术提供了一种智能化水位水温传感器，其整体用环氧树脂封装在外径25mm长140mm的不锈钢管内，并通过RS485总线直接输出数字信号，不仅克服了传输模拟信号易受噪声干扰、不稳定的缺点，传输距离可达一千米以上，还具有节能和延长电池使用时间的功能，能够随时更改定时测量时间并发送实时时间和电池电压信息。本技术所采用的技术方案是:智能水位水温传感器，主要由单片机、水位传感器、数字温度传感器、恒流源、信号调理电路、RS485通信模块、时钟芯片、分压电路、电子开关、光耦组成，单片机内部至少含有2个A/D转换器，水位传感器输出端与信号调理电路输入端相连，信号调理电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，数字温度传感器接口与单片机对应接口相连，恒流源输出端与水位传感器电源端相连，时钟芯片接口与单片机对应接口相连，分压电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，RS485通信模块输入端与单片机对应接口相连，RS485通信模块输出端与地面无线模块对应接口相连，光耦输入端与单片机对应接口相连，光耦输出端与地面无线模块对应接口相连，单片机和时钟芯片由稳压电路供电，其它受控电子元件通过电子开关供电，电子开关控制端与单片机对应接口相连。智能水位水温传感器，其特征是:水位传感器由恒流源供电，不受电池电压变化的影响，性能更稳定，精度更高；水位传感器输出信号经过信号调理电路放大滤波后，信噪比得到提高，该信号送至单片机内部A/D转换器的输入端，单片机通过A/D转换器将模拟水位信号转换为数字信号，再经过数字滤波，得到更加稳定可靠的数字化水位信号；单片机对水温的测量是直接采用高精度数字温度传感器，并对温度信号进行数字滤波，得到更加稳定可靠的数字化水温信号；单片机通过RS485通信模块将数字化的水位水温信号送至地面的无线模块，无线模块则将井下传来的测量数据通过电信网络发送到数据中心；由于RS485通信总线具有传输距离远且抗干扰能力强的特点，本技术传输的数字水位水温信号不仅克服了传输模拟信号噪声干扰大、不稳定的缺点，而且传输距离可达一千米以上，传输信号的可靠性更高。分压电路为单片机监测电池电压提供信息，单片机通过片内A/D转换器对电池电压进行监测，当电压过低时，及时通知使用者更换电池。时钟芯片为单片机提供实时时间，方便单片机记录每次测量的时间，当需要定时测量时，时钟芯片可以为单片机提供定时复位信号。为了在定时工作方式下节能，除了单片机和时钟芯片由稳压电路供电外，其它受控电子元件的电源输入端均通过电子开关与稳压电路输出端相连，单片机在非测量时间断开电子开关并进入休眠状态，时钟芯片的定时复位信号可唤醒单片机进入测量状态。单片机通过光耦控制地面无线模块电源的通断，在测量周期，单片机接通无线模块电源，以便将井下传来的测量数据通过电信网络发送到数据中心，在非测量周期，单片机关断地面无线模块的电源，起到节能和延长电池使用时间的作用。在软件设计上，利用地面无线模块搜索电信网络的时间，延时3分钟等待接收手持仪的放传感器命令；利用每次上传测量数据后，延时5分钟等待接收数据中心是否有更新定时测量时间和实时时间的命令，确保传感器能够随时收到数据中心和手持仪的命令。本技术的有益效果是:测量水位水温的电路集成在一块电路板上，电路板连同传感器一起用环氧树脂封装在外径25_长140_的不锈钢管内，单片机将测量数据转换为数字信号，通过RS485通信总线传送到地面的无线模块。因为RS485总线具有通信距离远，抗干扰能力强的特点，所以不仅克服了传输模拟信号易受噪声干扰、不稳定的缺点，而且集水位水温测量于一体，传输距离可达一千米以上，并且安装方便；同时，在非测量周期单片机通过电子开关切断除单片机和时钟芯片以外所有消耗电能的电子元件的电源，通过光耦切断地面无线模块的电源，并进入休眠状态，此时整个传感器的电流消耗小于0.1mA,具有明显的节能效果，也延长了电池的使用时间；通过设置分压电路，单片机可以监测电池容量，并将电池容量信息传送到数据中心；由于采用了时钟芯片ISL1208，单片机可以获得每次的测量时间，并能够随时根据数据中心的要求更改定时测量时间；软件设计上，在每次上传测量数据后，延时5分钟等待接收数据中心是否有更新定时测量时间和实时时间的命令；另外，地面无线模块搜索电信网络需要2分钟左右的时间，每次单片机复位后延时3分钟，并利用这段等待时间接收手持仪是否有命令，确保传感器能够随时收到数据中心和手持仪的命令；本技术具有智能化的特点。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术的电路原理图图2是本技术的电子开关原理图图3是本技术的安装结构图图4是本技术的光耦电路图图5是本技术的主程序软件流程图具体实施方式具体实施方案参照图1-图5进行说明:图中的箭头表示信号或电源的流向。智能水位水温传感器，主要由单片机、水位传感器、数字温度传感器、恒流源、信号调理电路、RS485通信模块、时钟芯片、分压电路、电子开关、光耦组成，单片机内部含有2个及以上的A/D转换器。水位传感器输出端与信号调理电路输入端相连，信号调理电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，数字温度传感器接口与单片机对应接口相连，恒流源输出端与水位传感器电源端相连，时钟芯片接口与单片机对应接口相连，分压电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，RS485通信模块输入端与单片机对应接口相连，RS485通信模块输出端与地面无线模块对应接口相连，光耦输入端与单片机对应接口相连，光耦输出端与地面无线模块对应接口相连，单片机和时钟芯片由稳压电路供电，其它受控电子元件通过电子开关供电，电子开关控制端与单片机对应接口相连。在图1的实施例中，水位传感器采用隔离型扩散硅敏感元件组成桥式压力传感器，给水位传感器供电的恒流源采用恒流源芯片LM334，该芯片具有大电压范围内输出电流基本不变的特点，可以保证水位传感器工作的稳定性及精度不受电池电压变化的影响；合理选择桥臂电阻阻值和LM334的输出电流，可使功耗、测量精度及稳定性达到最佳组合；本实施例中，桥臂电阻为4ΚΩ，LM334的电流调节电阻为68 Ω，输出电流为1mA。本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能水位水温传感器，主要由单片机、水位传感器、数字温度传感器、恒流源、信号调理电路、RS485通信模块、时钟芯片、分压电路、电子开关、光耦组成，单片机内部至少含有2个A/D转换器，其特征是：水位传感器输出端与信号调理电路输入端相连，信号调理电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，数字温度传感器接口与单片机对应接口相连，恒流源输出端与水位传感器电源端相连，时钟芯片接口与单片机对应接口相连，分压电路输出端与单片机内部A/D转换器输入端相连，RS485通信模块输入端与单片机对应接口相连，RS485通信模块输出端与地面无线模块对应接口相连，光耦输入端与单片机对应接口相连，光耦输出端与地面无线模块对应接口相连，单片机和时钟芯片由稳压电路供电，其它受控电子元件通过电子开关供电，电子开关控制端与单片机对应接口相连，传感器整体封装在外径25mm长140mm的不锈钢管内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王春麟，李存荣，王斌，
申请(专利权)人：陕西多奇电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：