高性能內置防雷器數字式液位計的製作方法

2023-05-29 23:47:31

專利名稱：高性能內置防雷器數字式液位計的製作方法
技術領域：
:本發明主要應用於:自然環境非常惡劣的江河、水庫等領域。也可以用於冶金、石油、化工、城市用水、汙水處理等領域。特別是測試精度要求很高使用環境很差的場合。
背景技術：
:高性能內置防雷器數字式液位計可以用來測試江河、湖泊、水井中的液位。比超聲波液位計的優勢是不受大霧的影響，比電容式的更加抗幹擾、比浮筒和節點式量程可以做得更大。高性能內置防雷器數字式液位計廣泛應用於:石油、化工、冶金、水處理等工業領域；水資源監測和保護、地震、山體滑坡和泥石流等地質災害的預警領域，無塔供水，生活用水水庫等民生保障領域。由於矽壓阻傳感器芯體受溫度影響很大的局限性，測量精度很難做出高精度、高品質的產品；在安裝環境很複雜的野外使用，經常無法避免雷電的損壞
發明內容
:為了克服上述技術缺陷，本發明專利的目的在於解決要精讀液位傳感器在野外雷電頻繁的使用環境下能儘量延長使用壽命。當雷電來臨時，高性能內置防雷器數字式液位計用放電管迅速洩露產品供電線路和通訊線路收到的過高的衝擊電壓。使雷電的電能通過放電管向大地洩露。高性能內置防雷器數字式液位計在雷電來臨瞬間，由於電源總線和通訊總線的電壓很高，每條總線上元器件因為瞬間擊穿而引起電流瞬間過大，用快恢復保險切斷電源供電電路，使傳感器的電路得到保護；雷擊過後，快速保險又能很快恢復，電路恢復正常工作。高性能內置防雷器數字式液位計用總線保護器保護RS485總線，在操作的時候，防止因為作業不合理造成對產品內部的損壞。


圖1是本發明的電源防雷保護電路原理圖。圖2是本發明的總線防雷保護電路原理圖。圖3是本發明的組網方式。圖4是本發明的結構圖。
具體實施本發明主要應用放電管、肖特基二極體、快恢復保險等非線性功率器件，在非正常的工作環境下通過放電管對大地放電以洩放掉過高的電能，肖特基二極體過壓擊穿後產生的大電流而使快恢復保險瞬間斷路的原理以保護產品，使產品有效使用壽命得到最大限度的延長。
本發明的產品主要是利用壓阻式元器件對壓力進行檢測。產品在液體中，感應元件收到的壓力轉換為電阻值，再把電阻值用特殊的電路轉換為電壓值，用ADC採集電壓值，通過電壓值得到液位的深度。本產品使用ADuc834單片機作為數據採集、溫補計算工作，該款單片機有內部差分放大器，直接可以接受壓力敏感元件的信號。再用內部ADC轉換器得到電壓信號數值。本電路有數字式溫度傳感器，用來檢測敏感元件的溫度，得到溫度值和電壓之後，再用特定的擬合算法計算出敏感元件的壓力值。由於壓阻式信號採集器件的非線性，檢測到的電壓值和液位深度並不是理想的一次直線，所以需要通過軟體對信號進行線性度校準。由於壓阻式信號採集器受溫度影響，電壓值和液位深度的線性關係會隨著溫度的變化而變化，所以需要軟體裡對每個溫度點的校準關係式都有一個修正。通過壓力芯體測到跟壓力相對應的電壓值，經過放大處理，由ADC採集後得到的數值經過算法計算，得到壓力值，最後壓力值再跟液體的密度進行計算，得到液位的深度。本發明按照IP68防水等級設計。本本發明採用+5 +24伏直流電源(也可蓄電池)供電。
權利要求
1.一種基於矽壓阻式的高性能內置防雷器數字式液位計特徵在於:(1)內置式防雷模塊，在惡劣的自然環境下都能使用，儘量延長使用壽命，減少故障率；(2)快恢復保險，在受到雷擊後，很快地得到保護，當雷電過去後能很快恢復，正常使用；(3)總線保護器，有效地解決了數字電路在通訊過程中脈衝信號產生的諧波對電路的損壞。
2.基於權利要求1所述的高性能內置防雷器數字式液位計，其特徵是:(4)RS485總線組網式液位變送器，可以多支液位計連在一起使用，也可以跟其它產品組成一個用戶定製的系統，做到信息網絡化，產品採用ASCII碼的通信，很方便第跟電腦和二次儀表連接，搭建人性化的人機交流平臺。
3.基於權利要求1所述的一種基於矽壓阻式的高性能內置防雷器數字式液位計，其特徵是:(5)導氣電纜傳輸，精確測量液體內部的表壓壓力。
4.基於權利要求1所述的高性能內置防雷器數字式液位計特徵在於:(6)數字溫度補償、(7)高精度補償算法，通過溫度補償和曲線標定後，精準的。
5.基於權利要求1所述的高性能內置防雷器數字式液位計特徵在於:(8)防水外殼的結構、(9)可測量多種液體、(10)可實現產業化的工藝。
6.基於權利要求1所述的高性能內置防雷器數字式液位計特徵在於:投入試、IP68防水等級、 精度±0.05% (含)以上，+5 +24伏直流電源(也可蓄電池)供電。
全文摘要
高性能內置防雷數字式液位計是一款江河、湖泊等較惡劣的自然環境下都能可靠使用的傳感器。是由壓力敏感元器件、信號採集與線性化擬合軟體、防雷模塊、防水外殼、導氣電纜等部分組成。本產品為解決在避雷器不方便安裝的自然環境下電子產品無法耐雷擊的問題，把避雷器和信號採集和處理電路一體化設計，增加了安全保護功能，很有效地延長了產品在惡劣環境下的使用壽命。本產品內的溫度傳感器實時採集壓力敏感材料的溫度，並修正反映壓力的電壓信號和液位深度的關係式，通過精確計算，最終得到高精度的液位深度。本產品使用特殊的不鏽鋼結構封裝，不僅可以測量水位的深度，還可以測量油性液體，微腐蝕性液體。
文檔編號G01F23/14GK103217200SQ201310084329
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者郭興玲, 王迅生, 寧玉笙, 韓躍, 餘勇, 雷衛武 申請人:北京國浩傳感器技術研究院(普通合夥)