依據(jù)現(xiàn)有鍋爐液位測試的現(xiàn)狀，設(shè)計出了一種數(shù)字式鍋爐液位傳感器。該傳感器是用單片機及其相關(guān)硬件來實現(xiàn)的，利用單片機的并口測量液位數(shù)據(jù)、串口與上位機進行通訊。經(jīng)現(xiàn)場幾個月的運行，表明該設(shè)計合理、可行。本文介紹了鍋爐液位傳感器原理，并給出硬件原理圖和軟件流程圖。
1 問題提出
原航空航天工業(yè)部國營三○三九廠生產(chǎn)的UHM-B型工業(yè)鍋爐水位顯示控制報警裝置，在一般工業(yè)鍋爐上使用的較為廣泛，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，可靠。但該裝置自設(shè)計出以來(從1992年)一直未做太大的改動，技術(shù)實現(xiàn)上已經(jīng)很落后。而根據(jù)市場需要，用戶要求技術(shù)含量更高，具有一定的智能，特別是要能與計算機接口的數(shù)字化產(chǎn)品。原產(chǎn)品已不能適應(yīng)，應(yīng)原廠現(xiàn)航空工業(yè)總公司漢中天利航空機電有限公司的要求，對原系統(tǒng)進行改造，甚至重新設(shè)計，使其數(shù)字化。故而必須對原裝置的測量部分進行徹底改造，滿足數(shù)字化要求�！ �
2 鍋爐水位的測量
鍋爐水位的測量使用浮子式液位傳感器來測量的，該浮子是一種特制的不銹鋼圓筒，圓筒內(nèi)附有磁鐵，故而該浮子也叫磁鋼浮子。像原來用浮子測量液位一樣，是通過水位計與鍋筒汽水連管結(jié)合處的專用連接三通，將鍋爐內(nèi)汽水引至傳感器外套筒內(nèi)，使磁鋼浮子在套筒內(nèi)與鍋爐水位同步升降，浮子的磁場力作用在套筒外的磁控開關(guān)陣上，當液位高時，浮子上移，與浮子磁鐵對應(yīng)處的干簧管吸合，其他的干簧管則處于斷開狀態(tài)。如圖1所示。
由于液位高低不同，致使浮子在套筒內(nèi)的高低位置亦不同，與此對應(yīng)的干簧管的動作亦不同，故而用干簧管的狀態(tài)就可以表征出液位的高低位置。當按如圖2的電路進行設(shè)計連接時，浮子位置不同，從單片機P0，P1，P2口讀到的數(shù)據(jù)必然不同，且浮子位置與單片機I/O口讀到的數(shù)據(jù)有著嚴格的關(guān)系，該關(guān)系描述了液位的高低狀態(tài)。
3 軟件流程
由硬件可知，當液位不同時，從P0，P1，P2口讀取液位的測量數(shù)據(jù)不同，對此數(shù)據(jù)的處理由軟件來解決。軟件要解決以下幾個問題：
(1)對圖2所示的硬件連接須進行數(shù)據(jù)編碼。由于從P0，P1，P2讀取的數(shù)據(jù)可能相同，但表示的液位卻不同，故而對每一個液位都要進行相應(yīng)的編碼，由該編碼表征液位的高低。
(2)數(shù)據(jù)的通訊。
(3)當磁鋼浮子位置不正確時要給出相應(yīng)的信號，即傳感器處于非正常的位置時亦給出相應(yīng)的編碼。詳細流程如圖3所示。
累加器A中的編碼01H，02H，03H，…，20H，21H，22H分別對應(yīng)著鍋爐液位＋100，＋90，＋80，＋70，…，＋10，0，－10，…，－70，－75，－80，－90，－100處的位置，將累加器A中的編碼值通過串口發(fā)送出去便可實現(xiàn)液位的通訊。在＋100處與在－100處的A中的值分別附加了一個高、低位標志，當液位出現(xiàn)異常時，給累加器A中送編碼00H，由于有標志故給累加器A中送00H可分為以下3種情形：
(1)當A＝00H時，且無高、低標志，此錯誤碼表示開機時傳感器工作狀態(tài)不正常�！ �
(2)當A＝00H時，且有高位標志，表示液位高于＋100，即液位太高。
(3)當A＝00H時，且有低位標志，表示液位低于－100，即液位太低。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)傳感器故障，以上處理方法為現(xiàn)場維護人員提供了判定依據(jù)，便于迅速查出問題所在�！ �
4 結(jié)語
經(jīng)現(xiàn)場運行表明，該數(shù)字化的傳感器性能穩(wěn)定、測量準確，大大簡化現(xiàn)場安裝，具有較高的性能價格比，有較大的工程應(yīng)用價值。
日常使用家用燃氣鍋爐需注意的事項
