上海自動(dòng)化儀表有限公司的UQK-613投入式液位計(jì)在液肥液位檢測中的應(yīng)用。

上海自動(dòng)化儀表有限公司自動(dòng)化儀表五做UQK-613浮球液位控制器是液位包括液位信號(hào)器和連續(xù)液位測量兩種。液位信號(hào)器是對(duì)幾個(gè)固定位置的液位進(jìn)行測量，用于液位的上、下限報(bào)警等;連續(xù)液位測量是對(duì)液位連續(xù)地進(jìn)行測量，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、定量施量、高爐沖渣水位測量、環(huán)境監(jiān)測等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，具有非常重要的意義［1］。目前，對(duì)液位測量的精度要求不僅愈來愈高，且需要測量儀能夠適應(yīng)一些特殊環(huán)境，如高溫、高壓、強(qiáng)放射性及強(qiáng)腐蝕性等條件。液態(tài)肥因其生產(chǎn)費(fèi)用低、肥效高、易吸收、節(jié)支增產(chǎn)效果顯著及施用過程中可以根據(jù)需要加入土壤所缺少的植物營養(yǎng)元素等優(yōu)勢(shì)迅速得到了廣泛應(yīng)用［2］。而變量施肥作為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要部分，其技術(shù)基礎(chǔ)就是對(duì)液肥液位的精準(zhǔn)控制。目前市場上，液位控制系統(tǒng)大致可分為以下兩種［3］:
1)機(jī)械式控制系統(tǒng)。機(jī)械式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉;但這種控制裝置故障多、誤動(dòng)作多，且只能單獨(dú)控制，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信較難實(shí)現(xiàn)。
2)交流調(diào)壓/變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過安裝在水泵出口管道上的壓力傳感器，把出口壓力變成標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電信號(hào)的模擬信號(hào)，經(jīng)過前置放大、多路切換、A/D變換成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算與給定量的比較，進(jìn)行PID運(yùn)算，得出調(diào)節(jié)參量;經(jīng)由D/A變換給調(diào)壓/變頻調(diào)速裝置輸入給定端，控制其輸出電壓變化，來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到控制水位的目的。
　　本文以液態(tài)施肥機(jī)為依托，針對(duì)一定體積的液肥進(jìn)行液位試驗(yàn)，通過以單片機(jī)和投入式液位計(jì)為主要硬件資源設(shè)計(jì)硬件電路，畫出相應(yīng)的軟件流程圖進(jìn)行測試。數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證表明:該傳感器在液肥液位測量中安裝維護(hù)方便，能適應(yīng)液肥這種特殊環(huán)境，其容量和液位高度的測量誤差也滿足實(shí)際要求。
1系統(tǒng)工作原理及組成
　　微壓式液位計(jì)采用的是壓力敏感元件實(shí)現(xiàn)力－電轉(zhuǎn)換。傳感器的液位量程是0～1．3m，且這段量程液位所對(duì)應(yīng)的深度約合壓力相比其他要小很多，因而稱其為“微壓式”。本系統(tǒng)是所選的正是微壓式傳感器，它將液位信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。
　　若設(shè)所測液體密度為ρ，液位高度為h，大氣壓為ρ0，重力加速度為g，則液體所受壓力p=ρgh+ρ0。這時(shí)，為抵消大氣壓力變化所帶來的測量誤差，傳感器變送器部分采用導(dǎo)氣電纜將大氣壓力ρ0引入敏感元件的負(fù)壓腔，進(jìn)而使p=ρgh。顯然，若已知液體密度，通過測取壓力p就可換算出相應(yīng)的液位高度。
1．1單片機(jī)選型 ：www.shhzy3，www.shhdahua4.cn上海自動(dòng)化儀表股份有限公司
　　該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、運(yùn)行速度快，考慮到功能和成本兼顧，采用以擴(kuò)展性51系列單片機(jī)STC12C5412AD為核心控制元件。該芯片具有12kB用戶可自行安排的FLASH及FEPROM空間比例;在同樣的工作頻率下，平均指令運(yùn)算速度是普通8051的8～12倍［4］，滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，且掉電模式可由外部中斷喚醒，適用車載信息系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖如圖1所

1．2投入式液位計(jì)選型
　　其基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，再將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非電量到電量的變換，利用這一特性來完成對(duì)液位的測量。主要技術(shù)參數(shù)如下:量程1．3m，精度0．5%Fs，電壓18～36VDC，輸出4～20mA。
其優(yōu)點(diǎn)包括:①能實(shí)時(shí)測量罐內(nèi)各點(diǎn)液位;②直流4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出;③密封性好，測量元件不與液肥直接接觸，避免了液肥對(duì)元件的腐蝕。
2硬件電路設(shè)計(jì)
2．1電源電路設(shè)計(jì)
　　電源電路圖如圖2所示。圖2中，為了保證液位傳感器能獲得24V的直流供電，選用具有DC－DC單片控制電路功能的MC34063芯片，片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源，能輸出1．5A的開關(guān)電源，且是使用最少的外接元件構(gòu)成的升壓變換器、降壓變換器和電源反向器［5］。