低功耗两线制电容式液位变送器的研制.pdfVIP

西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2011)Vo1．27No．4 47l 文章编号：1006-4710(2011)04-0471-06 低功耗两线制电容式液位变送器的研制 陈海侠，高宗海，中阿维，赖化凤 (西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安710048) 摘要：针对 电容式液位传感器电容量较小引起的输 出阻抗高、负载能力差、信号处理困难 的缺点， 基于电容充放 电原理电路实现微 电容测量，进而设计了基于MSP430单片机的两线制电容式液位 变送器。合理利用了超低功耗的16位单片机 MSP430内部的比较器、计数器和D／A转换器，输出 信号经V／I电路转换为 4—20mA电流，两线制变送输 出。整个系统全部选用低功耗芯片，以保证 变送器静态工作电流低于4mA。采用驱动电缆技术，有效屏蔽测量电路及电缆带来的分布电容的 干扰。试验结果表明，在0～700mm范围内，液位变送器的测量精度可以达到6％0。系统可实现两 线制，且功耗低，稳定可靠。 关键词 ：电容测量 ；低功耗 ；两线制；屏蔽电缆 中图分类号：TP212．6 文献标志码 ：A DevelopmentofaLow--PowerTwo--W ireCapacitiveLiquidLevelTransmitter CHEN Haixia，GAO Zonghai，SHEN Awei，LAIHuafeng (FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China) Abstract：With an aim atovercomingthe,,disadvantagesofhigh outputimpedance，poorloadcapacity andsignalprocessdifficultiescausedbythesmallcapacitanceofcapacitiveliquid leveltransmitter，a low—powertwo—linecapacitiveliquidleveltransmitterbasedonmicrocontrollerMSP430 isdesigned．The eomparatorandD／A converterinsidethelow-·power16-·bitmicrocontrollerMSP430arerationallyusedto converttheoutputsingal into4～20mA currenttransmittedbyatwo—wireway．Thewholesystem adopts low—powerchipsSOastoensurethatthetransmittercanworkproperlywiththestaticcurrentlessthan4 mA．Drivencabletechnologyisalsousedeffectivelytoshieldtheinterferencecausedbydistributedca— pacitancebroughtaboutbythemeasuringci‘rcuitandthecable．Theresultsshow thatthetransmittercan achieveaprecisionforliquidlevelmeasurementof6％owithin700mm andthatthewholesystem canre— alizetwo-wiresystem withlow—powerconsumption，stabilityandreliability． Keywords：measurementofcapacitance；low—powerconsumption；two—wiresystem；shieldcable 电容式液位传感器具有灵敏性好、输出电压高、 感器结构及测量方法，如文献[3-6]提到的多电极结 误差小和动态响应好等特点，适用于具有腐蚀性和