虹吸式传感器降水量采集系统电路设计

　　降水量传感器

　　常用的降水量传感器有翻斗式和虹吸式两种。本设计采用的是R.M.YOUNG公司生产的50202 型虹吸式传感器，该传感器无活动部件，敏感器件为电容传感器。传感器的测量腔体和采集漏斗外部均有保温和加热装置，用于融冰或化雪。雨或雪通过采集漏斗进入测量腔体。测量范围为0~50 mm，测量精度为±1mm，输出信号为0~5.00 V DC，对应0~50 mm 的液位高度。进行观测时，降水通过传感器的采集漏斗进入测量腔体，使测量腔体内的液位高度发生变化，液位高度的变化值即为观测时段的降水量。当传感器的液位高度达到50 mm 时，传感器自动产生虹吸，虹吸时间为30 s 左右，虹吸后，传感器的液位高度回到零。

　　信号采集器

　　信号采集器由电源模块和数据采集板组成。电源模块为降水量传感器和数据采集板提供工作电源，数据采集板采集测量降水量传感器的0~5.00 V DC 输出模拟量信号，并将模拟信号转换为液位高数字信号发送给数据处理终端。数据采集板原理图如图2所示。

　　数据采集板由中央处理器、模/数转换电路和RS 232 通信接口电路组成。中央处理器采用AVR 系列单片机，该系列单片机具有高性能、低功耗的特点，处理器本身集成了10 位模/数转换器和可编程串行通信接口，这使得数据采集板的外围电路更为简单。模/数转换电路中采用的AD623 是一个集成单电源仪表放大器，它能在单电源（+3~+12 V）下提供满电源幅度的输出，AD623允许使用单个增益设置电阻进行增益编程，以得到良好的用户灵活性。在无外接电阻的条件下，AD623被设置为单位增益；外接电阻后，AD623可编程设置增益，其增益最高可达1 000倍.AD623放大器对降水量传感器输出的0~5.00 VDC 信号进行预处理，处理后接入中央处理器的模/数转换通道，对信号进行读取。RS 232通信接口电路采用了MAX232芯片，这是一款兼容RS 232标准的芯片，由于电脑串口RS 232的电平是-10~+10 V，而单片机应用系统的信号电压是TTL 电平（0~+5 V），MAX232 就是用来进行电平转换的。CPU 通过模/数转换通道读取到的液位高值再通过RS 232通信接口发送给数据处理终端。