此參考設(shè)計(jì)描述了一種經(jīng)濟(jì)高效的低功耗液位測(cè)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），該系統(tǒng)使用補(bǔ)償式硅壓力傳感器和高精度delta-sigma ADC。該文檔說(shuō)明了如何實(shí)現(xiàn)使用非接觸式測(cè)量方法來(lái)測(cè)量和分配大多數(shù)工業(yè)液體的設(shè)計(jì)。它還建議系統(tǒng)算法，提供噪聲分析并描述校準(zhǔn)思想，以提高系統(tǒng)性能，同時(shí)降低復(fù)雜性和成本。

簡(jiǎn)介

該參考設(shè)計(jì)描述了一種非接觸式測(cè)量方法，用于測(cè)量和分配大多數(shù)工業(yè)液體，它利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）以及補(bǔ)償?shù)墓鑹毫鞲衅骱透呔鹊膁elta-sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ）。本文檔對(duì)于設(shè)計(jì)各種必須測(cè)量和分配工業(yè)液體的精密傳感和便攜式應(yīng)用的人員很有用。

該參考設(shè)計(jì)是補(bǔ)償硅壓力傳感器應(yīng)用系列中的第二篇。第一個(gè)參考設(shè)計(jì)5319“液位控制和輸送系統(tǒng)使用補(bǔ)償式硅壓力傳感器和精密Delta-Sigma ADC，第1部分”描述了測(cè)量壓力，現(xiàn)代硅壓力傳感器和低成本的歷史。溫度補(bǔ)償壓力傳感器的解決方案。（飛思卡爾半導(dǎo)體推出的流行且經(jīng)濟(jì)高效的MPX2010系列硅壓阻式壓力傳感器可在0°C至+ 85°C的范圍內(nèi)提供溫度補(bǔ)償，并且在此設(shè)計(jì)中具有此功能。）第1部分介紹了如何改進(jìn)這些處理器在進(jìn)行有關(guān)使用現(xiàn)代壓力傳感器和delta-sigma ADC來(lái)測(cè)量水位的案例研究之前，先與delta-sigma ADC一起使用。

在本文檔的第2部分中，第1部分中描述的系統(tǒng)用于非接觸式測(cè)量方法中，用于大多數(shù)工業(yè)液體的測(cè)量和分配。在這里，我們討論了解決大電流電磁閥和泵控制的方法，而又不會(huì)損害基于高精度delta-sigma ADC的DAS。與第1部分相同，該參考設(shè)計(jì)提出了系統(tǒng)算法，分析噪聲并提供了校準(zhǔn)思路，以提高系統(tǒng)性能，同時(shí)降低復(fù)雜性和成本。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

此參考設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖如圖1所示。該系統(tǒng)具有一個(gè)受控液體儲(chǔ)存器，該儲(chǔ)存器由一個(gè)垂直的塑料注水管組成，該管的側(cè)面有100mL的測(cè)量標(biāo)記。細(xì)的內(nèi)部測(cè)量管位于受控容器的內(nèi)部，并直接連接到傳感器的正壓端口，而參考?jí)毫Χ丝趧t暴露于大氣壓下。

受控液體儲(chǔ)器底部的水柱產(chǎn)生的靜水壓力利用測(cè)量管中截留的空氣在傳感器上產(chǎn)生相同量的壓力。

在圖1中，受控液體儲(chǔ)罐底部的水柱產(chǎn)生的靜水壓力利用測(cè)量管中截留的空氣在傳感器上產(chǎn)生相同量的壓力。壓力傳感器在其輸出端產(chǎn)生壓力等效電壓，該電壓等效電壓由MAX11206 ADC測(cè)量并數(shù)字化，由集成的MAXQ622微控制器處理，最后通過(guò)USB電纜發(fā)送至PC。然后，基于PC的控制和分配GUI將發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送到DAS，DAS激活閥驅(qū)動(dòng)器PCB來(lái)發(fā)送軟件預(yù)定義的一定量的液體。DAS還向泵驅(qū)動(dòng)器PCB提供控制信號(hào)以打開(kāi)/關(guān)閉，以保持恒定的液體高度。

直接連接到壓力傳感器的小型DAS印刷電路板（PCB）提供了對(duì)液位測(cè)量的動(dòng)態(tài)控制。它從基于PC的控制和分配GUI生成控制信號(hào)，以激活閥驅(qū)動(dòng)器PCB和泵驅(qū)動(dòng)器PCB，然后將規(guī)定量的液體輸送到受控容器。DAS還向水泵提供控制信號(hào)。

外部主儲(chǔ)液罐可為補(bǔ)充受控儲(chǔ)液罐所需的液體提供較大的存儲(chǔ)容量。確保壓力穩(wěn)定。每當(dāng)受控液體儲(chǔ)存器的液位下降到定義的標(biāo)記以下時(shí)，水泵就會(huì)打開(kāi)。該動(dòng)作使受控容器中的液體高度保持恒定。

在此參考設(shè)計(jì)中，施加在傳感器正壓端口上的壓力通過(guò)捕獲在測(cè)量管中的空氣進(jìn)行傳遞，從而在儲(chǔ)液罐中的液體和傳感器之間提供了屏障。這種設(shè)計(jì)使得在具有化學(xué)侵蝕性或腐蝕性液體的工業(yè)應(yīng)用中使用具有成本效益的通用壓力傳感器成為可能。

系統(tǒng)的基本操作

該系統(tǒng)（圖1）通過(guò)測(cè)量液體的高度來(lái)測(cè)量體積，液體的高度本身由密封管內(nèi)部的壓力以及液體推動(dòng)內(nèi)部的空氣確定。如第1部分所述，壓力與大容器中的液體高度成正比。空氣滯留在內(nèi)胎內(nèi)部，從而在其中形成壓力。液體上升得越高，壓力就越大。

該系統(tǒng)可以很好地讀取大型容器中存在的液體的高度。對(duì)于固定直徑的外部容器，可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來(lái)計(jì)算總體積：π×半徑×半徑×H。

編輯：hfy