干簧管应用论文

干簧管和单片机构成油水界面和油液面测量仪

日期 2000-5-19
作者 黑龙江安达市大庆石油学院 田景文
内容
　　在石油生产中需要大量的储油罐，而储油罐中油水界面和油液面的测量，是非常重要的工作，这关系到油田生产的安全性和对原油生产、加工、外输量的准确计量。以前的油水界面或油液面的测量是利用超声波或电磁波反射的原理来测量，这种方法存在的问题是油罐液面顶部是一个凹凸不平凝结固体块表面，对波产生不同方向的散射而油水界面两种液体之间没有严格分界，存在油水混和层，发射，接收效果不好，带来测量误差，迫使仪器加大发射功率，仪器的生产难度和成本高，造成这类仪器价格贵。当然人们也曾设计过采用串联一系列电阻通过求出不同位置的电阻分压，然后再进行A/D转换求去油水界面的位置或者测量油液面的位置。这种设计，当需要高精度测量时，整个仪器的价格比较高，且由于各种干扰使仪器精度很难达到要求，同时，用一个传感器不能实现对油水界面和油液面的同时测量。并且仪器的长期稳定性差，针对这些问题本文提出一种 浮子式油水界面、油液面测量仪。它具有一个传感器测量两个参数，数字量传输，仪器成本低，抗干扰能力强，测量精度高，长期稳定性好的特点。

　　仪器的构成及原理

　　如图1所示 ，仪器以PHILIPS公司单片机80C552为核心，利用干簧管对磁场的敏感特性，把磁铁放入浮子内，由于浮子的位置不同确定油水界面和油界面。仪器的传感器由256个干簧管(H0-H255)等距离的排列在一个立柱上每个间距为（S=4cm）,干簧管的一端接地另一端接入到数据选择器（74150）U0-U15的数据输入端并由通过上拉电阻接高电平。U1-U15共16个数据选择器的输出端接入单片机的P3.2口作为传感器状态循检输入端。单片机的P1.0-P1.3接入 数据选择器U0-U15的地址输入端;单片机P1.4-P1.7接入4-16译码器(74LS154)的输入端,译码器74LS154的16个输出端(C0-C15)分别作为16个数据选择器的片选控制端。单片机的P3.4-P3.6和 P4.0-P4.7分别作为液晶显示模块(LCD)的控制线和数据线。

　　根据不同的比重配制油水界面浮子和油面浮子，浮子内置环型磁铁，浮子和环型磁铁套在装有干簧管的立柱上，当浮子停在那里，则相应位置所对应的干簧管导通，由于所有的干簧管的一端接地，所以导通的干簧管的另一端是低电平（不导通时为高电平）。单片机通过P1口的高4位对16个数据选择器（U0-U15）完成片选，通过P1的低4位对每一个数据选择器的16位数据完成位选通，这样单片机通过两级译码循检过程逐个选通16个数据选择器(U0-U15)的256个输入数据,即干簧管H0-H255的状态逐个地输入到单片机P3.2端,单片机通过简单的逻辑判别就可确定两个低电平的位置, 即两个浮子的位置，由于油水界面总是在油面的下面,所以单片机通过一次循检可以准确地确定油水界面和油液面的位置。此种设计省去A/D转换或复杂的编码电路。实现传感器到二次仪表的数字量传输，具有很强的抗干扰性。具有很高的性能价格比。表1列出单片机输出的选通地址与相应的干簧管号及位置关系 。

　　仪器工作流程

　　仪器以单片机为中心控制器，整个仪器的简化工作流程图如图2所示。

　　安装调试

　　根据干簧管的敏感程度适当调整磁铁的磁场强度使当浮子在正对干簧管时干簧管才导通，当磁铁停在两个干簧管中间时两个干簧管都导通，单片机可确定两个相邻干簧管同时导通时，浮子的位置是这两个干簧管的中间位置。使测量精度得到提高。

　　结语

　　本文介绍的油水界面和液位测量仪，采用双浮子同时工作，仪器采用单片机对数据选择器的二级选通循检，直接确定油水界面和油液面的位置，省去了常用A/D转换器或繁琐编码的电路，从传感器到单片机间的信号相当于数字信号，仪器的精度高，可靠性高，稳定性好。仪器结构简捷，成本低廉，制作方便调试简单。具有较高的实用价值。