基于单片机的改进型插入型磁浮子液位计应用
本液位计电路的工作原理图，当测量当前液位时，首先由上位控制器给电路加12V电源，此时继电器JD1吸合，一方面由R28、U3组成的稳压电路给电容C46进行恒流限压充电，以补充断电后单片机工作所需电能，另一方面将Wake信号由“0"切换到“1"，唤醒单片机进入全速正常工作状态，通过测量8只光电耦合器电平可得到码盘在一个圆周内的具体的位置编码(8bit格雷码)，再加上正(反)向旋转的圈数就可以计算出实际液位，也可换算成格雷码输出以兼容其它插入型磁浮子液位计，同时还通过485总线按要求的协议输出液位以满足自动测量的要求。6位液晶显示器用于在本地显示液位值，其电源由单片机的口线来提供，目的也是便于在掉电时关闭液晶显示器的电源。
插入型磁浮子液位计电路原理图
一旦外部+12V电源撤去，Wake信号将消失，单片机立即将口线切换到合适的电平，并进入低功耗状态LPM4，此时CPU的功耗只有0.1μA，码盘上的磁铁随码盘转动，当磁铁转动到三只干簧管附近时，干簧管吸合并立即引起单片机引脚电平的变化，MSP430单片机能在6μs的时间内在低功耗状态响应这一变化，记录下变化过程后又立即回到低功耗状态以zui大限度地节省电能。研究中发现，干簧管从吸合状态回到断开状态有一个迟滞过程，正好可以防止液位在某一点轻微波动时使干簧管频繁动作，从而避免单片机退出掉电状态而消耗额外的电能。在电路板上三只干簧管以120°的间隔均匀地分布在同一圆周上，允许液位计以尽可能大的角速度旋转。假定MSP430F133响应并处理一个外围中断的时间(与中断程序复杂程度和时钟速度有关)为200μs，则CPU能够响应的zui大角速度为120°/200μs。在笔者的一个制作实例中电路(含干簧管部分)经过了120圈/秒的测试。外围电路除干簧管在吸合状态要吸收3.0V/20M=0.15μA电流外，其余电路均不消耗电流，这样整机待机电流zui小0.1μA，zui大0.25μA，若电容充满电可保证单片机在掉电后仍能正常工作一个月以上。
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