[實(shí)用新型]水位溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620606855.3
• 申請(qǐng)日: 2016-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN206450248U
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王營(yíng)營(yíng);悅紅軍;李建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華安奧特（北京）科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種水位及溫度的測(cè)量，尤其是涉及一種用于各個(gè)水域的監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)。

背景技術(shù)

在農(nóng)田水利監(jiān)測(cè)和地面沉降監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，地下水位的監(jiān)測(cè)非常重要，與之相對(duì)應(yīng)，水位溫度傳感器的需求數(shù)量非常龐大。2011年10月28日，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)通過(guò)了“國(guó)家級(jí)地下水監(jiān)測(cè)工程”，這是我國(guó)第一次針對(duì)地下水啟動(dòng)的大規(guī)模工程。該項(xiàng)工程涉及20401個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，覆蓋31個(gè)省（直轄市、自治區(qū)）及新疆建設(shè)兵團(tuán)，控制面積占到國(guó)土面積的1/3，預(yù)計(jì)總投資17億元。

水位溫度傳感器可以廣泛應(yīng)用于河流、地下水位、水庫(kù)、水塔及容器等的液位測(cè)量與控制，它安裝方便，穩(wěn)定性有保障，適用于大范圍使用，現(xiàn)在很多城市的地下水監(jiān)測(cè)及環(huán)保產(chǎn)業(yè)都是需要使用該傳感器，所以研制出高精度、低功耗、高可靠性能的水位溫度傳感器迫在眉睫。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型就是在這種背景下，響應(yīng)上述市場(chǎng)需求，擬在采用壓阻式高精度壓力傳感器制造技術(shù)、高可靠性結(jié)構(gòu)封裝設(shè)計(jì)技術(shù)、低功耗電路設(shè)計(jì)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的一種小體積、低功耗、高可靠性的智能式水位溫度傳感器。

1、為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

水位溫度傳感器由進(jìn)口的壓阻式傳感器機(jī)芯作為傳感單元、供電電路、測(cè)量電路、恒流源電路、AD采集電路、CPU，485通信、溫度測(cè)量等幾部分組成；供電電路為恒流源電路、測(cè)量電路、CPU、485通信、溫度測(cè)量電路提供電源，恒流源電路輸出的1mA電流作為激勵(lì)信號(hào)源輸入到進(jìn)口壓阻式傳感器機(jī)芯中，傳感器機(jī)芯輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)測(cè)量電路的處理后輸入到CPU的AD采集電路中，同時(shí)CPU還讀取溫度測(cè)量電路的傳感器采集到的溫度值，CPU將得到水位的壓力信號(hào)及溫度信號(hào)通過(guò)485轉(zhuǎn)換電路后輸出。

采用進(jìn)口壓阻式傳感器機(jī)芯，316全不銹鋼結(jié)構(gòu)作為傳感單元，設(shè)計(jì)供電電路、測(cè)量電路（儀表運(yùn)放）、恒流源電路（運(yùn)放）、AD采集電路、CPU，通信方式采用RS485，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸出。

供電電路：采用穩(wěn)壓二極管和低壓差線性穩(wěn)壓器共同組成，寬電壓輸入（10DV~14DV），保證電路供電需求；

恒流源電路：應(yīng)用高精度的運(yùn)放搭建的恒流源電路，壓力傳感器實(shí)際上是一個(gè)采用擴(kuò)散硅制成的電橋電路，電阻橋的電阻值能夠通過(guò)感應(yīng)膜片外界壓力而改變，當(dāng)外界壓力改變時(shí)，電橋的輸出差分信號(hào)發(fā)生相應(yīng)的變化。它需要恒流源激勵(lì)，所以需要恒流源電路。電路輸出1mA的高精度電流，為傳感器芯體提供穩(wěn)定的電流；

測(cè)量電路：由于傳感器的輸出信號(hào)較小，為了使單片機(jī)的AD測(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，通過(guò)測(cè)量電路，將傳感器的信號(hào)進(jìn)行放大、偏移，使其產(chǎn)生合適AD采樣的信號(hào)范圍；

AD采集電路：為單片機(jī)內(nèi)部自帶的24位AD；

通信電路：采用RS485半雙工通信，電路能滿足1000米的無(wú)誤通信；

2、為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)上通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

電路小型化：板子尺寸僅為52mm*21mm。

溫度傳感器：為很好的測(cè)量待測(cè)水位的溫度，使用接線耳式的溫度傳感器，該傳感器通過(guò)傳感器固定片固定在管壁內(nèi)側(cè)，直接反應(yīng)水位溫度。

外型結(jié)構(gòu)：外徑尺寸僅為26mm，采用不銹鋼材質(zhì)，兩節(jié)防水處理，保證電路板的防水及密封。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）采用進(jìn)口感壓芯片及數(shù)字溫度傳感器，可同時(shí)在同一個(gè)傳感器上測(cè)量壓力值和溫度值；

2）先進(jìn)的貼片工藝，具有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償；

3）高精度和高穩(wěn)定性放大集成電路；

4）全封焊結(jié)構(gòu)、抗沖擊、耐疲勞、可靠性高；

5）通信采用RS485 通信協(xié)議，半雙工工作方式；

6）結(jié)構(gòu)小，外徑最小達(dá)26mm；

7）介質(zhì)溫度可達(dá)500度（高溫型），連接方式螺紋、法蘭等；

8）采用MODBUS通用協(xié)議，方便客戶使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型水位溫度傳感器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式