非接触式测量方法实现工业液体设计方案

此参考设计描述了一种经济高效的低功耗液位测量数据采集系统（DAS），该系统使用补偿式硅压力传感器和高精度delta-sigma ADC。该文档说明了如何实现使用非接触式测量方法来测量和分配大多数工业液体的设计。它还建议系统算法，提供噪声分析并描述校准思想，以提高系统性能，同时降低复杂性和成本。

简介

该参考设计描述了一种非接触式测量方法，用于测量和分配大多数工业液体，它利用数据采集系统（DAS）以及补偿的硅压力传感器和高精度的delta-sigma模数转换器（ADC） ）。本文档对于设计各种必须测量和分配工业液体的精密传感和便携式应用的人员很有用。

该参考设计是补偿硅压力传感器应用系列中的第二篇。第一个参考设计5319“液位控制和输送系统使用补偿式硅压力传感器和精密Delta-Sigma ADC，第1部分”描述了测量压力，现代硅压力传感器和低成本的历史。温度补偿压力传感器的解决方案。（飞思卡尔半导体推出的流行且经济高效的MPX2010系列硅压阻式压力传感器可在0°C至+ 85°C的范围内提供温度补偿，并且在此设计中具有此功能。）第1部分介绍了如何改进这些处理器在进行有关使用现代压力传感器和delta-sigma ADC来测量水位的案例研究之前，先与delta-sigma ADC一起使用。

在本文档的第2部分中，第1部分中描述的系统用于非接触式测量方法中，用于大多数工业液体的测量和分配。在这里，我们讨论了解决大电流电磁阀和泵控制的方法，而又不会损害基于高精度delta-sigma ADC的DAS。与第1部分相同，该参考设计提出了系统算法，分析噪声并提供了校准思路，以提高系统性能，同时降低复杂性和成本。

系统设计

此参考设计的开发系统的简化图如图1所示。该系统具有一个受控液体储存器，该储存器由一个垂直的塑料注水管组成，该管的侧面有100mL的测量标记。细的内部测量管位于受控容器的内部，并直接连接到传感器的正压端口，而参考压力端口则暴露于大气压下。

受控液体储器底部的水柱产生的静水压力利用测量管中截留的空气在传感器上产生相同量的压力。

在图1中，受控液体储罐底部的水柱产生的静水压力利用测量管中截留的空气在传感器上产生相同量的压力。压力传感器在其输出端产生压力等效电压，该电压等效电压由MAX11206 ADC测量并数字化，由集成的MAXQ622微控制器处理，最后通过USB电缆发送至PC。然后，基于PC的控制和分配GUI将发送请求发送到DAS，DAS激活阀驱动器PCB来发送软件预定义的一定量的液体。DAS还向泵驱动器PCB提供控制信号以打开/关闭，以保持恒定的液体高度。

直接连接到压力传感器的小型DAS印刷电路板（PCB）提供了对液位测量的动态控制。它从基于PC的控制和分配GUI生成控制信号，以激活阀驱动器PCB和泵驱动器PCB，然后将规定量的液体输送到受控容器。DAS还向水泵提供控制信号。

外部主储液罐可为补充受控储液罐所需的液体提供较大的存储容量。确保压力稳定。每当受控液体储存器的液位下降到定义的标记以下时，水泵就会打开。该动作使受控容器中的液体高度保持恒定。

在此参考设计中，施加在传感器正压端口上的压力通过捕获在测量管中的空气进行传递，从而在储液罐中的液体和传感器之间提供了屏障。这种设计使得在具有化学侵蚀性或腐蚀性液体的工业应用中使用具有成本效益的通用压力传感器成为可能。

系统的基本操作

该系统（图1）通过测量液体的高度来测量体积，液体的高度本身由密封管内部的压力以及液体推动内部的空气确定。如第1部分所述，压力与大容器中的液体高度成正比。空气滞留在内胎内部，从而在其中形成压力。液体上升得越高，压力就越大。

该系统可以很好地读取大型容器中存在的液体的高度。对于固定直径的外部容器，可以使用一个简单的公式来计算总体积：π×半径×半径×H。