專利名稱：液位溫度監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液位溫度監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
目前以壓力傳感器作為水位觀測探頭的液位溫度監(jiān)測儀發(fā)展較快，研制或生產(chǎn)的 廠家較多?，F(xiàn)有的液位溫度監(jiān)測儀一般由主機和壓力傳感器組成，其分為兩種形式一是壓 力傳感器放入井中，主機放在井口外，這種設(shè)備主機體積大，需要在現(xiàn)場建造房子等建筑物 來保護主機，增加了安裝成本；主機放在井口外，當外界環(huán)境溫度低于零下20°C，電池容量 下降，主機內(nèi)元器件穩(wěn)定性受到影響，致使儀器故障率增加。二是壓力傳感器放入井中，主 機采用圓筒式結(jié)構(gòu)，可掛在井孔口或放在井外，主機放在井孔口或放在井外，當外界環(huán)境溫 度較低時(低于零下20°C )，電池容量下降，主機內(nèi)元器件穩(wěn)定性受到影響，致使儀器故障 率增加。且上述兩種液位溫度監(jiān)測儀的被測對象主要是針對比重為1的水，當被測液體不 為水(比重不為1)時，所測液位存在誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種體積小，不受 環(huán)境溫度影響的液位溫度監(jiān)測儀。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是一種液位溫度監(jiān)測儀，它包括 外殼、上帽、外殼內(nèi)從下向上分別安裝的復合式探頭、硬件電路、電源和通訊接口，外殼的底 部、壓力傳感器的下方開有進水口 ；復合式探頭由集成在一起的溫度傳感器和壓力傳感器 組成的；硬件電路包括差分放大電路、包括通路選擇電路、可編程增益放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 和增強型8051內(nèi)核的微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘模塊、通訊/定時控制模塊、RS232通 訊單元、通訊接口、穩(wěn)壓電源V1、V2、包括電源和穩(wěn)壓電路Ul和U2的供電部分；電源分別通 過穩(wěn)壓電路Ul和U2后輸出穩(wěn)壓電源Vl和V2 ；溫度傳感器和壓力傳感器電源輸入端一端連 接穩(wěn)壓電源V2，另一端接地；溫度傳感器的輸出端連接微處理器的通路選擇電路的一個輸 入端，壓力傳感器通過差分放大電路后連接微處理器的通路選擇電路的另一個輸入端；微 處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出輸入端分別連接數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘模塊和RS232通訊單元 的輸入輸出端，實時時鐘模塊和RS232通訊單元的輸出端連接通訊/定時控制模塊的輸入 端，通訊/定時控制模塊的輸出端連接穩(wěn)壓電路U2的控制端；RS232通訊單元的通訊輸入 和通訊輸出端連接通訊接口 ；通訊接口連接外部計算機；穩(wěn)壓電源Vl為RS232通訊單元和 實時時鐘模塊提供電源，穩(wěn)壓電源V2為差分放大電路、數(shù)據(jù)存儲器和微處理器提供電源。上述所述的外殼為有底蓋的不銹鋼圓筒，上帽由不銹鋼材料制成，上帽和外殼形 成全密封結(jié)構(gòu)。本實用新型通過復合式探頭的溫度傳感器和壓力傳感器將液體的液位和溫度信 號變?yōu)槟M信號，通過放大后輸入微處理器中進行選擇、轉(zhuǎn)換和處理，形成數(shù)字信號存儲， 依次完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、存儲以及各部分工作的自動控制；并通過RS232通訊單元和通訊接口傳輸給外部計算機，完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的回收和監(jiān)測參數(shù)的設(shè)置。本實用新型通過 實時時鐘模塊和通訊/定時控制模塊控制儀器的電源，使儀器處于間斷供電狀態(tài)，當測量 開始時，啟動電源為儀器供電，當測量結(jié)束時，儀器進入休眠狀態(tài)。本實用新型外殼采用了 全密封圓筒式結(jié)構(gòu)，集傳感器、硬件電路、供電電源及通訊接口于一體，結(jié)構(gòu)簡單，體積小、 攜帶方便，便于野外安裝及保管。同時，由于密閉性好、防潮，使儀器能整體置于被監(jiān)測的液 體內(nèi)，且儀器采用不銹鋼外殼，不但安全，且有效地克服了環(huán)境溫度的影響，特別適合在寒 冷的惡劣氣候中應(yīng)用。由于采用了高度集成化、智能化的設(shè)計思路，提高了系統(tǒng)的集成度， 降低了整機功耗，減小了硬件電路尺寸，從而使儀器的穩(wěn)定性、可靠性大大提高。本實用新 型還采用主電源Vl與輔助電源V2兩個電源供電系統(tǒng)，有效地降低了儀器的功耗，提高監(jiān)測 儀器電池的使用壽命，較好地解決了野外監(jiān)測儀器連續(xù)自動工作的供電問題。同時，由于管 理軟件采用密度校正算法，使本實用新型不但能應(yīng)用在水中，也能應(yīng)用在其它液體中，提高 了儀器的應(yīng)用范圍。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中硬件電路的電路方框圖；圖3為本實用新型中硬件電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步描述。如圖1、圖2和圖3所示，本實施例包括帶底蓋的不銹鋼圓筒外殼3、不銹鋼上帽1、 外殼3內(nèi)從下向上分別安裝的復合式探頭6、硬件電路5、鋰電池組4和通訊接口 2。外殼3 的底部、壓力傳感器的下方開有進水口 9。復合式探頭6由集成在一起的溫度傳感器U8和 壓力傳感器Rl組成的。硬件電路5包括由電阻R2、R3、R4、R5與運算放大器ARl連接組成 的差分放大電路，內(nèi)部集成了通路選擇電路、可編程增益放大器、高精度M位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 和增強型8051內(nèi)核的微處理器U4,實時時鐘模塊U7，通訊/定時控制模塊TO，數(shù)據(jù)存儲器 U6、通訊接口、RS232通訊模塊U3和穩(wěn)壓電路Ul和U2輸出的穩(wěn)壓電源VI、V2和包括電源 和穩(wěn)壓電路Ul和U2的供電部分。7、8為導線。電源為鋰電池組4，鋰電池組4通過兩路穩(wěn)壓電路Ul和U2后分別輸出穩(wěn)壓電源 Vl和V2，其中RS232通訊單元U3、實時時鐘模塊U7電源輸入端連接穩(wěn)壓電源VI。該穩(wěn)壓 電源Vl為常開狀態(tài)，保證整個監(jiān)測系統(tǒng)最基礎(chǔ)部分的正常運行。微處理器U4、壓力傳感器 R1、溫度傳感器U8、數(shù)據(jù)存儲器U6和差分放大電路的電源輸入端連接穩(wěn)壓電源V2，該穩(wěn)壓 電源V2為可斷狀態(tài)，儀器處于工作模式時該穩(wěn)壓電源V2打開，儀器處于待機模式時電源V2 關(guān)閉，可以最大程度的減少電池的消耗。實時時鐘模塊U7的輸出端3腳亦即狀態(tài)2引腳連接通訊/定時控制模塊U5的控 制信號輸入端2腳，RS232通訊單元U3的輸出端10腳亦即狀態(tài)1引腳連接通訊/定時控 制模塊U5的另一控制信號輸入端1腳，通訊/定時控制模塊U5的控制信號輸出端3腳連 接穩(wěn)壓電路U2的開關(guān)輸入端3腳，通過通訊/定時控制模塊U5輸出的電平信號打開和關(guān) 閉穩(wěn)壓電路U2。[0014]溫度傳感器U8的輸出端1腳輸出溫度信號，作為模擬輸入2連接微控制器U4中 的通路選擇電路的輸入端19腳，壓力傳感器Rl的正、負極輸出端分別連接在由電阻R2、R3、 R4、R5以及運算放大器ARl組成的差分放大電路的正、負極輸入端，使得壓力傳感器Rl的 輸入信號由雙端信號變?yōu)閱味诵盘?，這個信號由運算放大器ARl的輸出端輸出，作為模擬 輸入1連接微控制器U4中的通路選擇電路的輸入端18腳。微處理器U4的3腳與4腳分 別作為通訊輸入與通訊輸出連接RS232通訊模塊U3的9腳和11腳。RS232通訊模塊的輸 出端13腳和8腳分別連接通訊接口的輸入端RXD腳和T)(D腳，該通訊接口用來連接外部計 算機，完成串行通訊。微處理器U4的兩個通用輸入輸出口 60腳與61腳分別作為串行時鐘與串行數(shù)據(jù) 線與實時時鐘模塊U7的6腳與5腳和數(shù)據(jù)存儲器U6的6腳與5腳連接，通過I2C總線協(xié) 議實現(xiàn)與這兩個元器件的數(shù)據(jù)交換。
權(quán)利要求1.一種液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于它包括外殼、上帽、外殼內(nèi)從下向上分別安裝的 復合式探頭、硬件電路、電源和通訊接口，外殼的底部、壓力傳感器的下方開有進水口 ；復合 式探頭由集成在一起的溫度傳感器和壓力傳感器組成的；硬件電路包括差分放大電路、包 括通路選擇電路、可編程增益放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和增強型8051內(nèi)核的微處理器、數(shù)據(jù)存 儲器、實時時鐘模塊、通訊/定時控制模塊、RS232通訊單元、通訊接口、穩(wěn)壓電源VI、V2、包 括電源和穩(wěn)壓電路Ul和U2的供電部分；電源分別通過穩(wěn)壓電路Ul和U2后輸出穩(wěn)壓電源 Vl和V2 ；溫度傳感器和壓力傳感器電源輸入端一端連接穩(wěn)壓電源V2，另一端接地；溫度傳 感器的輸出端連接微處理器的通路選擇電路的一個輸入端，壓力傳感器通過差分放大電路 后連接微處理器的通路選擇電路的另一個輸入端；微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出輸入端分 別連接數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘模塊和RS232通訊單元的輸入輸出端，實時時鐘模塊和RS232 通訊單元的輸出端連接通訊/定時控制模塊的輸入端，通訊/定時控制模塊的輸出端連接 穩(wěn)壓電路U2的控制端；RS232通訊單元的通訊輸入和通訊輸出端連接通訊接口 ；通訊接口 連接外部計算機；穩(wěn)壓電源Vl為RS232通訊單元和實時時鐘模塊提供電源，電源V2為差分 放大電路、數(shù)據(jù)存儲器和微處理器提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于所述的外殼為有底蓋的不銹 鋼圓筒，上帽由不銹鋼材料制成，上帽和外殼形成全密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于所述的電源為鋰電池 組，鋰電池組通過兩路穩(wěn)壓電路Ul和U2后分別輸出穩(wěn)定的電源Vl和V2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于所述的實時時鐘模塊U7的輸 出端3腳連接通訊/定時控制模塊U5的控制信號輸入端2腳，RS232通訊單元U3的輸出 端10腳連接通訊/定時控制模塊U5的另一控制信號輸入端1腳，通訊/定時控制模塊U5 的控制信號輸出端3腳連接穩(wěn)壓電路U2的開關(guān)輸入端3腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于所述的溫度傳感器U8的輸出 端1腳連接微控制器U4中的通路選擇電路的輸入端19腳，壓力傳感器Rl的正、負極輸出 端分別連接在由電阻R2、R3、R4、R5以及運算放大器ARl組成的差分放大電路的正、負極輸 入端，運算放大器ARl的輸出端連接微控制器U4中的通路選擇電路的輸入端18腳；微處理 器U4的3腳與4腳分別連接RS232通訊模塊U3的9腳和11腳；RS232通訊模塊的輸出端 13腳和8腳分別連接通訊接口的輸入端RXD腳和T)(D腳，該通訊接口用來連接外部計算機； 微處理器U4的兩個通用輸入輸出口 60腳與61腳分別作為串行時鐘與串行數(shù)據(jù)線與實時 時鐘模塊U7的6腳與5腳和數(shù)據(jù)存儲器U6的6腳與5腳連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液位溫度監(jiān)測儀，其特征在于所述的溫度傳感器U8的輸出 端1腳連接微控制器U4中的通路選擇電路的輸入端19腳，壓力傳感器Rl的正、負極輸出 端分別連接在由電阻R2、R3、R4、R5以及運算放大器ARl組成的差分放大電路的正、負極輸 入端，運算放大器ARl的輸出端連接微控制器U4中的通路選擇電路的輸入端18腳；微處理 器U4的3腳與4腳分別連接RS232通訊模塊U3的9腳和11腳；RS232通訊模塊的輸出端 13腳和8腳分別連接通訊接口的輸入端RXD腳和T)(D腳，該通訊接口用來連接外部計算機； 微處理器U4的兩個通用輸入輸出口 60腳與61腳分別作為串行時鐘與串行數(shù)據(jù)線與實時 時鐘模塊U7的6腳與5腳和數(shù)據(jù)存儲器TO的6腳與5腳連接。
專利摘要本實用新型公開了一種液位溫度監(jiān)測儀，它包括外殼、上帽、外殼內(nèi)從下向上分別安裝的由集成在一起的溫度傳感器和壓力傳感器組成的復合式探頭、硬件電路、電池和通訊接口，外殼的底部、壓力傳感器的下方開有進水口；硬件電路包括差分放大電路、微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、實時時鐘模塊、通訊/定時控制模塊、RS232通訊單元、通訊接口、穩(wěn)壓電源V1、V2、包括電源和穩(wěn)壓電路U1和U2的供電部分。本實用新型依次完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、存儲以及各部分工作的自動控制；完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的回收和監(jiān)測參數(shù)的設(shè)置，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小、攜帶方便，密閉性好，不受環(huán)境溫度影響，特別適合在寒冷的惡劣氣候中應(yīng)用。有效地降低了儀器的功耗，提高監(jiān)測儀器電池的使用壽命。
文檔編號G01F23/14GK201844891SQ20102061900
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者馮建華, 馮蒼旭, 史云, 張京城, 張磊, 袁愛軍 申請人:中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心