现场总线式漏水检测智能传感器的研制

图1　智能漏水报警传感器电路图 [page]

1.1　水感知电路
　　据试验测定，水的电阻在30～600 kΩ之间，感知电路核心部分采用一片LM311电压比较器芯片，R11（10 kΩ），R10（300 kΩ）、R12、R14（均为200 kΩ），R13（400 kΩ），C5（1　μF），构成外围电路。当探头1与探头2之间无水时，由于R10＜R13，2脚电平高于3脚电平，此时7脚输出为高电平。当探头之间有水时，相当于在R13两端并入一个30～600 kΩ的电阻，由于R10＞R并，2脚电平低于3脚电平，7脚输出翻为低电平。这样，根据LM311芯片7脚电平的高低，即可判断探头之间是否有水。
1.2　数据发送电路
　　在智能传感器中，采用了一片PIC12C508单片机，它是数据发送的控制者，也是传感器智能化的核心。美国Mirochip公司的PIC12C508单片机是目前功耗最低、体积最小（8脚）的单片机之一［4］，可方便地嵌入各种仪表、传感器中，实现其智能化。
　　D1～D4（IN4003）构成整流桥，以实现无极性连接，T1为三端稳压管78L05，与R1（200 kΩ），C1（22 μF），C2（10 nF）,构成5 V直流电源电路，为整个传感器供电。总线上的控制信号经C3(10 nF)，R6（200 kΩ）耦合到三极管T3（C9014）经T3整形后送入PIC12C508的5脚。R7（10 kΩ）、R8（300 kΩ）、R9（4.7 kΩ）为T3的偏置电阻，C4(47 pF)为滤波电容，去除信号中的高频干扰。
　　单片机由7脚发出的TTL信号，经由T2（C9014）向总线上的50 Ω终端负载发送20 mA的电流脉冲，在总线上形成0.7～1.0 Vpp的信号波形。该电流大小可由R4（50 Ω）和R5（330 kΩ）调整，R3（1 kΩ）为限流电阻。
　　单片机监视着6脚电平的变化。当电平发生变化时，单片机进行三次重复检查，以防止误报。确认有警情后，即向总线上发送自己的地址码，并报告警情，同时关闭相应的电磁阀，将泄漏控制住。
　　当通讯波特率定为9 600 bit/s时，单片机每 104 μs发送或接收一位数据。因此当信息中含8位地址和8位命令及一位起始位和一位停止位共18位数据时，系统响应时间少于8 ms。

2　结　论
　　本智能漏水报警传感器结构简单，可靠性高，成本低，现已用于现场总线式漏水报警监控系统中，效果良好。

参考文献
1　朱才来. Fieldbus在乙腈污水处理装置上应用.化工自动化表,1998,25(1):15～18
2高景平. 现场总线控制系统的特点及应用.仪表技术与传感器,1997,(12):13～14
3　周云波. 现场总线智能变送器的研制.PAI,1997,18(9):8～12
5　王殊.利用PIC12系列单片机实现火灾探测系统总线.微计算机应用,1998,19(2)：109～110