[发明专利]一种基于单片机的称重式液位计

说明书

技术领域

本发明属于液位计结构的改进。

背景技术

液位计是属于智能化仪器仪表的一种(指采用了微处理器的仪器仪表)，其发展始于70年代。它是一种集测量与控制于一体的智能化产品，适用于石油化工、冶金、电力、制药、环保等行业中各种介质的液位测量。

但是现在使用的液位计也存在不足：在能够测量容器内的液面位置的情况下不能测量出容器内液体的重量。

在液罐内，液体重量P的检测可直接利用计算得到，即P＝H*S*ρ(H为液体高度CM；S为圆面积M²；ρ为液体比重)；所以通过对原有的液位计进行改进，可以通过测量液面的位置进而得到容器内液体的重量。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种测量及控制准确灵敏，安装使用方便的基于单片机的称重式液位计。

对于上述目的，本发明是这样实现的：

本发明包括单片机、输入模块、输出模块、电源模块和通信模块，其结构要点输入模块包括液位传感器、数模转换装置和键盘，数模转换装置和键盘分别与单片机相连，液位传感器与数模转换装置相连；输出模块包括液晶显示电路，电磁阀控制电路和声光报警电路，液晶显示电路，电磁阀控制电路和声光报警电路均与单片机相连。

本发明的有益效果：

本发明主要针对罐体内液体进行测量并能计算其重量可广泛应用于测量水、油、酸类、酒类、饮料等的液位高度。可以根据设定的上下两个极限液位，自动控制进液和排液，并且可以通过通信模块多台联网。本发明工作性能稳定可靠，体积小，测量及控制准确灵敏，安装使用方便，功耗低。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

具体实施方式

本发明包括单片机、输入模块、输出模块、电源模块和通信模块，输入模块包括液位传感器、数模转换装置和键盘，数模转换装置和键盘分别与单片机相连，液位传感器与数模转换装置相连；输出模块包括液晶显示电路，电磁阀控制电路和声光报警电路，液晶显示电路，电磁阀控制电路和声光报警电路均与单片机相连。

由于到压力传感器接口电路相对采用超声波传感器的接口电路要简单，因此所述的液位传感器采用压力传感器。

所述的单片机采用MSP430单片机，MSP430单片机为低功耗16位单片机，集成大量外设。尤其是其内部集成的波特率微调器，可以使MCU在不低于32768HZ的任意晶振(但不能超过MCU对晶振要求的上限)下工作时，其通信波特率的选择可不受波特率因子不能带有小数的限制，即：在波特率的允许范围内可使用任意频率的晶振；另外，由于MSP430MCU内部集成了温度传感器，可以很方便的实现对测液位所用的压力传感器的温度补偿；而且MSP430系列单片机针对不同的应用而由各种不同的模块组成，这些微控制器被设计为可用电池工作，并且可以使用很长时间。

由于系统的执行部件为电磁阀，易产生电磁干扰，因此系统必须具有较高的抗干扰性。

考虑到压力信号是一个缓变信号，一般无须快速采样，为使系统具有较高的抗干扰性，根据分析对比，选择采用V/F变换器来实现对压力信号的处理，计算处理较简单，在测量精度方面也能达到使用要求，并且易于做到实时控制。V/F转换电路的输出信号作为中断请求信号接至单片机。

V/F变换是利用积分电容的电荷平衡原理实现电压频率转换，因此该方式稳定性好，分辨率高，信号线少，便于实现光电隔离以提高系统的抗干扰性，但转换速度相对较慢。

系统的电源模块产生3.3V、+5V和-5V电压，分别为主机系统和传感器接口电路提供稳定的工作电压。

电磁阀控制电路接收单片机的控制信号，控制进液、出液电磁阀。

通信模块经由通信电路与从机连接，用来进行主站、从站之间的串行通信。

声光报警电路由三极管、发光二极管、电阻、电容、蜂鸣器等组成，当所测到的液位值超过所设定的警戒值时，单片机发出报警信号，当收到报警信号后发光二极管OUT被点亮、蜂鸣器发出声音，产生声光报警。

本发明通过压力传感器进行液体压力的数据采集，经过V/F转换模块进行液位高度和液体重量的标定，实现高精度的测量。当容器内的液位值超过了设定值或警戒值时，系统自动启动报警电路进行声光提示报警。用户可以通过键盘设定液位的上、下限值和进液、出液量等参数，以便使容器内液位保持设定的液位值。系统可以显示出当前液位值、设定的液位上下限值、容器内当前液体重量和进液、出液阀门的状态等。

系统通过压力传感器进行数据信号采集，采集到的信号经过运算放大器进行信号放大。放大后的信号送入V/F进行压频转换，将其输出的频率信号作为中断请求信号接至单片机，由单片机对其进行处理后，将其转换成液位值，并根据液位设定值和上、下限值控制相应的电磁阀，使容器内液位高度与设定值保持一致。为便于电路的调试和观察，每个电磁阀都设有工作状态指示灯，表明当前是出液阀还是进液阀正在工作。