液位指示器電路對于監測難以進入儲罐的儲罐中存在的液體液位非常有用。該電路使用壓力傳感器來檢測罐中的液位。這消除了諸如傳感電極腐蝕、液體離子傳導特性等缺點,這些缺點用于原始液位指示電路。此外,該電路中的警報還提供了額外的優勢,可以提醒用戶關閉液體泵或閥門。
液位指示電路工作:
油箱深 6 到 7英尺,可能裝有油、水、汽油或其他液體。感應管連接到壓力傳感器端口。它通過管道連接到水箱排水管的底部,或者將感應管插入水箱底部,并在水箱底部附近有一個開口。當液體充滿罐中時,管中滯留的空氣被壓縮。壓力的增加與深度成正比。
對于水,每英寸水深都會增加 249.0892 帕斯卡的壓力。對于 7 英尺深的儲罐(84 英寸),感應管中的最終壓力增加為 249.082 x 84= 20,922.888 帕斯卡。所選壓力傳感器為飛思卡爾MPXM2051G,滿量程為7.25 PSI (50 kPa),滿量程輸出為40
mV。由于我們的示例深度為 84 英寸,因此傳感器輸出將為
40 mV * 20922.888 / 50,000 = 16.74 mV
為了獲得最佳分辨率,選擇在 4.0 到 4.5 伏之間的所需全輸出。因此,增益約為
需要 4.25 / .01674 = 253.883。
壓力傳感器分別通過R2和R2連接到運算放大器U6A和U7B。U2A和U2B用作以地為基準的差分輸入放大器。這意味著,如果壓力傳感器+/-輸出相等(當壓力為零時),則U2B的輸出將為零。
隨著傳感器壓力的升高,差輸出增加。在我們的示例中,當壓力達到 20,922.88 Pa 或 20.923 KPa 時,輸出將為 16.74mV。當R1/R2 = R4/R3時,差分放大器的增益為增益 = Vo/Vin = [1 + (R4/R3)] = [1 +(R1/R2)]。將此公式應用于所需的約250的增益。得到的原理圖值為R1,R4 = 1 Meg和R2,R3 = 3.9K歐姆。將這些值代入 GAIN
公式可得到,
[1 + (1兆/3.9K)] = 257.41
因此,在滿量程下,傳感器輸出深度為 84 英寸 = .01674 * 257.41 = 4.31 伏。
U2C 和 U2D 用作比較器,將 U2B 的輸出與 R8 和 R10 提供的可調基準進行比較。如果需要更多電平,U2A 和 U2B 可以采用MCP6022 雙通道 RRIO 運算放大器,額外的 MCP6024 四通道 RRIO運算放大器可用作四電平比較器。在原理圖中,可以將水箱填充到所需的水平,并調整參考電位器R8,使LED,D1剛剛打開。然后可以將水箱裝滿水平,并調整參考電位器R10,使 LED、D2 亮起。 R12、Q1 和 BZ1 形成一個聲音警報,如果需要,可以添加該警報以指示滿電平??赡苄枰砑右粋€開關來關閉警報。
如果使用雙通道-四通道運算放大器方法,則可以將MCP6024四通道運算放大器連接到所示的梯形電阻。運算放大器的所有輸入都連接到U2B的輸出。+輸入連接到電阻梯的25%、50%、75%和FULL節點。R20用于調整滿油箱液位。然后每個 LED 將代表全值的四分之一。這僅適用于垂直壁坦克。如果你在它的側面使用一個圓柱體,那么水箱應該裝滿四分之一,一個用來打開適當LED 的鍋。換句話說。使用電位器調整每個單獨的 LED 電平閾值。
還可以添加一件事來自動化儲罐填充。如果連接了 R-S 鎖存器 (RESET-SET),以便在油箱低于較低液位之一(例如 50%)時設置它,然后在達到100% 時重置,則鎖存器輸出可以驅動繼電器打開和關閉加注泵,或打開和關閉電磁閥填充閥。這將自動化儲罐填充過程,并消除警報的需要。
我包含一個電路來模擬傳感器,以便測試電路。它將 5 V 電源分頻為中間基準電壓源 (Vsupp/2),并在 0 至 19 mV范圍內進行差分調節。我希望每個人都發現這個電路對通用液位指示器有用。
最后,另一個想法是獲取U2B的輸出并使用PIC微控制器執行A / D轉換。然后,每當A /D讀數高于程序中定義的水平時,就會點亮給定的LED。這樣,您可以根據需要擁有任意數量的級別。另一個想法是在PIC中進行一些簡單的整數數學運算,并以百分比形式指示LCD顯示屏上的電平。優點是儲罐液位的分辨率更高。
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Arduino ESP32 DIY水位傳感器和液位指示器

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