整体工作时间与轮空时间的比例保持在1 :20。1个电源芯片给单片机以及其他芯片 供电，1个电源芯片控制RS485接口，1个电源芯片控制zigbee接口。最后实际测量的该电 路正常工作功耗为4ma，能够在一个100000ma/h的锂电池下工作接近3年。
[0028] 所述Hall元件测量与放大调理模块包括12个线性Hall元件，每隔30度均匀分 布于半径为37mm的圆环上，型号为SS95A1，该传感器的灵敏度为3. 125±0. 094mV/G，零点 漂移±0. 04% /°C，功耗为7mA在5VDC。在目前市场上属于低功耗、低温漂、高灵敏度的一 款经济型线性Hal 1传感器。2个多路开关选择芯片，型号是⑶74HCT4051，8选1，它开关转 换时间为500ns，每个芯片连接6路线性Hall传感器。1个放大器，型号是ADA4500,它一款 高输入阻抗，低噪声的运放，放大电路的作用是将多路开关的信号减去2. 3v的电压并且将 得到的电压值放大10倍传入到单片机的AD中。
[0029] 所述温度测量与补偿模块模块由一个PtlOOO和两个运放组成的处理电路构成。 为了降低功耗，将一个30k的电阻Rl与PT1000串联将Vref (2. 5V)参考电压分压，PT1000 的分压所得电压经过一个二级正反馈放大电路，第一级放大倍数为（1+R3/R2) = 1. 122,第 二级放大倍数为（1+R7/R6) = 41. 816。另外用阻值为100K的R4与阻值为3K的R5串联 将Vref (2. 5V)参考电压分压，并将R5所得电压经过一个电压跟随器后又经过一个负反馈 放大电路，放大倍数为-(R7/R6) = -40. 816。最后输入AD采样的信号为：
【主权项】
1. 无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器，包括采用不锈钢板 制成的核容器封闭壳体、容器内温度参数测量转换单元、容器内压力参数测量转换单元、容 器内液位参数测量转换单元及磁指针测量变送单元，所述容器内温度参数测量转换单元， 包括双金属感温元件、第一指针轴、金属保护套、第一指针、第一磁铁，所述双金属感温元件 的一端固定在金属保护套上，另一端与第一指针轴相连接，所述第一指针轴与第一指针采 用刚性连接，所述容器内压力参数测量转换单元，包括压力膜盒、刻度板、调整螺母、弧形连 杆、第二指针、膜片、曲柄、微调螺钉、拉杆、拐臂、指针固定套、固定轴、游丝、引压管接头及 第二磁铁，所述压力膜盒左端与引压管一体固定在容器内压力参数测量转换单元上，压力 膜盒右端通过轴承与弧形连杆连接，所述弧形连杆通过齿轮与曲柄相连，所述曲柄通过拉 杆与拐臂相连接，所述第二指针采用指针固定套固定在固定轴上，拐臂和游丝也固定在固 定轴上，所述调整螺钉压在膜片上，拐臂上设有可调孔眼，用以改变拐臂的长度，用于实现 传动比粗调，传动比的细调是通过调整微调螺钉改变曲柄的短臂长度来完成，零位调整是 通过调整螺母来进行的，其特征在于：所述容器内温度参数测量转换单元与容器内压力参 数测量转换单元位于核容器封闭壳体内的上方，所述容器内液位参数测量转换单元位于核 容器封闭壳体内的一侧，它们均焊接在第一白钢板上，所述核容器封闭壳体的内外两侧分 别焊接第二、三白钢板，所述第一白钢板通过第一螺纹与第二白钢板固定连接，所述第三白 钢板通过第二螺纹与设置在核容器封闭壳体外部的铅板固定连接，所述铅板通过第三螺纹 与设置在核容器封闭壳体外部的磁指针测量变送单元固定连接，所述磁指针测量变送单元 通过铜柱与内部的磁指针测量变送单元电路板加以固定，可同时对温度、压力、液位参数进 行测量。
2. 根据权利要求1所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述容器内液位参数测量转换单元包括浮球、连接杆及伞齿轮传动机构，所述 伞齿轮传动机构包括浮球连接孔、旋转轴、第一、二、三轴承、第一、二伞齿轮、第二指针轴、 第三指针及第三磁铁，其中：所述浮球通过不锈钢转接头与连接杆连接、所述连接杆通过两 个螺纹与伞齿轮传动机构紧固、所述浮球连接孔与旋转轴通过焊接连接、所述旋转轴通过 第一、二轴承固定在支架上，所述第一伞齿轮焊接在旋转轴上，所述第二伞齿轮焊接在第二 指针轴上并通过第三轴承固定在支架上，所述第三指针与第二指针轴采用刚性连接。
3. 根据权利要求1所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述容器内温度参数测量转换单元中的第一指针端部37_处安放材质选自 铝铁硼制成的第一磁铁，用于给第一指针提供磁场。
4. 根据权利要求1所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述容器内压力参数测量转换单元中的第二指针端部37mm处安放材质选自 铝铁硼制成的第二磁铁，用于给第二指针提供磁场。
5. 根据权利要求2所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述容器内液位参数测量转换单元中的第三指针端部37_处安放材质选自 铝铁硼制成的第三磁铁，用于给第三指针提供磁场。
6. 根据权利要求1或2所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量 变送器，其特征在于：所述第一、二、三磁铁分别与外部磁指针测量变送单元之间间距为 40-60mm〇
7. 根据权利要求1所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述磁指针测量变送单元电路板，包括电源管理模块、HALL元件测量与放大 调理模块、温度测量与补偿模块、MCU测量与数据分析模块及信号输出接口模块，其中：所 述电源管理模块分别与HALL元件测量与放大调理模块、温度测量与补偿模块、MCU测量与 数据分析模块及信号输出接口模块相连、所述温度测量与补偿模块通过AD口与MCU测量与 数据分析模块相连、所述HALL元件测量与放大调理模块分别通过AD口、I/O口与MCU测量 与数据分析模块相连，所述MCU测量与数据分析模块中的SPl、UARTl及UART2 口分别与信 号输出接口模块中的4-20ma、RS485及zigbee口相连。
8. 根据权利要求7所述无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器， 其特征在于：所述Hall元件测量与放大调理模块，包括12个线性、型号为SS95A1的Hall 传感器，每隔30度均匀分布于半径为37mm的圆环上。
【专利摘要】本发明涉及智能控制与智能检测技术领域，无开孔核容器用磁指针式非接触温度、压力、液位测量变送器，包括核容器封闭壳体、容器内温度参数测量转换单元、容器内压力参数测量转换单元、容器内液位参数测量转换单元及磁指针测量变送单元，所述容器内温度参数测量转换单元与容器内压力参数测量转换单元位于核容器封闭壳体内的上方，所述容器内液位参数测量转换单元位于核容器封闭壳体内的一侧，可同时对温度、压力、液位参数进行测量。本发明通过对环境温度的补偿解决了线性Hall传感器的零点电压漂移对霍尔元件间精确插值定位的影响，从而解决了因外部磁指针测量变送单元与容器内测量转换单元距离远、磁指针磁场信号弱造成的精度下降甚至不可测量的问题。
【IPC分类】G01D21-02
【公开号】CN104792359
【申请号】CN201510160728
【发明人】王孝良, 占龙飞, 王东奇
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月7日