在石油化工、水利水电、农田灌溉、环境监测以及自来水厂、污水处理厂等很多范畴，液位(水位)是一个重要的技能参数。现在常用的液位传感器
有：旋转编码浮子式传感器(机械式和光电式)、非触摸式超声波传感器、压力式传感器、磁浮子接点式传感器(接连式和液位开关式)等。其分辨率从毫米级到厘米级不等，丈量规模从几十厘米到几十米。除磁浮子接点式传感器外，其他传感器均比较合适丈量规模较宽的使用场合。一般压力式和超声波传感器均带有变送部分，行将液位信号转化成规范电流信号(4~20mA)。旋转编码浮子式传感器分为机械式和光电式两种，光电式又分为肯定型和增量型。这类传感器输出一般为并行二进制码、串行二进制码和脉冲信号。除智能型一体化传感器外(压力式或超声波)，一般没有就地显现和数字通讯功用。
关于比如农田灌溉、环境监测、污水处理等公益性部分，除丈量精度、可靠性、可保护、易装置等技能功能要求外，价格也是直接影响传感器选用的重要因素之一。为此，咱们研发了一种根据磁浮子接点式小量程(≤150cm)就地显现、并具有RS-485通讯接口和4~20mA输出的廉价液位传感器。
传感器组成及原理
传感器首要由以1cm距离均匀散布的干簧管阵列、全密封不锈钢防护管、球型磁浮子、检测电路、变送电路及LCD显现器等组成。其基本原理是检测干簧管阵列中某一个或几个干簧管触点闭合状况来表明球型磁浮子方位，即液面方位。一般的检测办法是选用电阻分压办法，其输出电压Vo是第i个闭合干簧管的分压值。这种丈量办法需准确安稳的电源Ve和分压电阻R，经过恰当的改换电路(V/I)，可获得4~20mA规范电流输出。可是，假如多个干簧管一起接通，就会影响其分压电阻比，发生较大的丈量误差。若在丈量中发生一个或多个干簧管永久性导通(干簧管失效)，则丈量无法正常进行。为防止这种状况发生，增强传感器的适应性(现场显现和通讯)，咱们结合工程实践，提出了选用相似键盘扫描的一种新检测办法，有用处理了这一问题。
检测电路由一片89C2051单片机和若干散布在测杆内干簧管阵列电路板上的串—并移位寄存器74HC164构成相似扫描键盘阵列电路结构。干簧管坐落行和列的交叉点上。
经过操控移位寄存器的输出，使各列顺次变为低电平(“0”)状况，然后检测各行(P1.0~P1.3)的状况。假如某行为低电平(“0”)状况，则该行与处于低电平状况列的交叉点上的干簧管为闭合状况，由此就确认了浮子的方位，即液面方位。因为任一干簧管的方位是仅有确认，故对应于任一干簧管的液位也就仅有确认了。
变送器电路选用美国AD公司的高功能数模转化器AD421芯片。其选用Σ-ΔDAC结构，16位分辨率，规范三线串行数据输入接口，4~20mA电流环路输出。变送器24V电源经过片内电压调整电路和调整管(DN25D)，可供给+5V、+3.3V或+3V的外部电路作业电源。一起还能供给+1.25V、+2.5V基准电源。
电容C1、C2、C3与片内DAC后时序滤波器相联，CPU能够在时钟端CLOCK的上升沿将数据装入数据端DATA，输入至内部移位寄存器，在LATCH上升沿锁存到DAC锁存器，然后完结数字信号到4~20mA规范电流信号的转化。
软件规划
89C2051内置2K Flash程序存储器，用来寄存用户程序。程序选用模块化规划办法，首要包含干簧管接点扫描子程序、液位计算子程序、D/A输出操控子程序、LCD显现子程序以及RS-485通讯子程序等。干簧管接点扫描子程序经过逐列扫描，按行读入各干簧管触点状况，并将其映射到20H开端的内部数据存储单元中，其程序如下：
;干簧管接点扫描子程序
SCAN：MOV R7，X;设置循环计数初值=74HC164芯片数×4
MOV R0，#20H;设置存储单元指针初值
CLR P1.5;使74HC164串行输入为“0”
NOP
SCA： CLR P1.4
NOP
SETB P1.4;74HC164时钟输入端发生一个移位脉冲
MOV A，P1;读入行值
ANL A，#0FH ;保存低4位
MOV B，A;暂存
CLR P1.4
NOP
SETB P1.4;再移一位(扫描下一列)
MOV A，P1
ANL A，#0FH
SWAP A
ORL A，B;将相邻两列状况合并成一个字节
MOV @R0，A;存入映像存储单元
INC R0;指向下一映像存储单元
DJNZ R7，SCA;循环
RET;回来
因为受磁浮子磁场散布规模的影响，在相应液面方位上或许会导致相邻几个干簧管一起闭合，因而关于各种不同的状况组合，程序中考虑了不同的处理结果。关于单个干簧管或许呈现的永久性导通，软件上选用了相应的处理办法，也便是使用接点的改变来确认当时磁浮子的方位(即液位)。
结语
该传感器十分合适小量程移位的丈量，丈量办法简略，不受环境温度及单个干簧管永久性导通的影响，安稳性好，适应性强，装置便利，保护简略。因集传感、变送和通讯为一体，易于和计算机检测与操控体系相连，便利地组成网络化使用体系，大大下降体系本钱，可广泛使用于水利、环保和农业灌溉等场合。
