水位温度传感器的制作方法

本实用新型涉及一种水位及温度的测量，尤其是涉及一种用于各个水域的监测及预报。

背景技术：

在农田水利监测和地面沉降监测领域，地下水位的监测非常重要，与之相对应，水位温度传感器的需求数量非常庞大。2011年10月28日，国务院批准通过了“国家级地下水监测工程”，这是我国第一次针对地下水启动的大规模工程。该项工程涉及20401个监测站点，覆盖31个省（直辖市、自治区）及新疆建设兵团，控制面积占到国土面积的1/3，预计总投资17亿元。

水位温度传感器可以广泛应用于河流、地下水位、水库、水塔及容器等的液位测量与控制，它安装方便，稳定性有保障，适用于大范围使用，现在很多城市的地下水监测及环保产业都是需要使用该传感器，所以研制出高精度、低功耗、高可靠性能的水位温度传感器迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型就是在这种背景下，响应上述市场需求，拟在采用压阻式高精度压力传感器制造技术、高可靠性结构封装设计技术、低功耗电路设计技术等多项技术的基础上自主研发的一种小体积、低功耗、高可靠性的智能式水位温度传感器。

1、为了达到上述目的，本实用新型通过以下的技术方案来实现：

水位温度传感器由进口的压阻式传感器机芯作为传感单元、供电电路、测量电路、恒流源电路、AD采集电路、CPU，485通信、温度测量等几部分组成；供电电路为恒流源电路、测量电路、CPU、485通信、温度测量电路提供电源，恒流源电路输出的1mA电流作为激励信号源输入到进口压阻式传感器机芯中，传感器机芯输出的信号经过测量电路的处理后输入到CPU的AD采集电路中，同时CPU还读取温度测量电路的传感器采集到的温度值，CPU将得到水位的压力信号及温度信号通过485转换电路后输出。

采用进口压阻式传感器机芯，316全不锈钢结构作为传感单元，设计供电电路、测量电路（仪表运放）、恒流源电路（运放）、AD采集电路、CPU，通信方式采用RS485，实现数字量输出。

供电电路：采用稳压二极管和低压差线性稳压器共同组成，宽电压输入（10DV~14DV），保证电路供电需求；

恒流源电路：应用高精度的运放搭建的恒流源电路，压力传感器实际上是一个采用扩散硅制成的电桥电路，电阻桥的电阻值能够通过感应膜片外界压力而改变，当外界压力改变时，电桥的输出差分信号发生相应的变化。它需要恒流源激励，所以需要恒流源电路。电路输出1mA的高精度电流，为传感器芯体提供稳定的电流；

测量电路：由于传感器的输出信号较小，为了使单片机的AD测量的数据准确，通过测量电路，将传感器的信号进行放大、偏移，使其产生合适AD采样的信号范围；

AD采集电路：为单片机内部自带的24位AD；

通信电路：采用RS485半双工通信，电路能满足1000米的无误通信；

2、为了达到上述目的，本实用新型结构上通过以下技术方案来实现：

电路小型化：板子尺寸仅为52mm*21mm。

温度传感器：为很好的测量待测水位的温度，使用接线耳式的温度传感器，该传感器通过传感器固定片固定在管壁内侧，直接反应水位温度。

外型结构：外径尺寸仅为26mm，采用不锈钢材质，两节防水处理，保证电路板的防水及密封。

本实用新型具有以下优点：

1）采用进口感压芯片及数字温度传感器，可同时在同一个传感器上测量压力值和温度值；

2）先进的贴片工艺，具有零点、满量程补偿，温度补偿；

3）高精度和高稳定性放大集成电路；

4）全封焊结构、抗冲击、耐疲劳、可靠性高；

5）通信采用RS485 通信协议，半双工工作方式；

6）结构小，外径最小达26mm；

7）介质温度可达500度（高温型），连接方式螺纹、法兰等；

8）采用MODBUS通用协议，方便客户使用。

附图说明

图1是本实用新型水位温度传感器的结构框图；

图2是本实用新型装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示为实用新型水位温度传感器的结构框图。大方框中所示的部分在电路板中，器件均采用小型化器件。供电电路为恒流源电路、测量电路、CPU、485通信、温度测量电路提供电源，恒流源电路输出的1mA电流作为激励信号源输入到进口压阻式传感器机芯中，传感器机芯输出的信号经过测量电路的处理后输入到CPU的AD采集电路中，同时CPU还读取温度测量电路的传感器采集到的温度值，CPU将得到水位的压力信号及温度信号通过485转换电路后输出。电路板对外有两个接口：一个为接电源及通信的4芯接口，通过大线与航空插头相连接；另一个为连接传感器的4芯接口，通过线缆接压阻式传感器芯体。

如图2所示为实用新型装置结构示意图。分下面9部分组成，分别是：1级防水帽，1级密封圈，密封帽，2级防水帽，2级密封圈，管螺片，主壳，传感器固定壳，液位导帽。结构进行2级防水处理；电路板安装在主壳中；温度传感器固定在主壳的管壁内；压阻式传感器芯体安装在传感器固定壳中，通过液位导帽与被测的液体相连。