依据现有锅炉液位测试的现状，设计出了一种数字式锅炉液位传感器。该传感器是用单片机及其相关硬件来实现的，利用单片机的并口测量液位数据、串口与上位机进行通讯。经现场几个月的运行，表明该设计合理、可行。本文介绍了锅炉液位传感器原理，并给出硬件原理图和软件流程图。   

    1　问题提出
    
    原航空航天工业部国营三○三九厂生产的UHM-B型工业锅炉水位显示控制报警装置，在一般工业锅炉上使用的较为广泛，该装置结构简单，动作灵敏，可靠。但该装置自设计出以来(从1992年)一直未做太大的改动，技术实现上已经很落后。而根据市场需要，用户要求技术含量更高，具有一定的智能，特别是要能与计算机接口的数字化产品。原产品已不能适应，应原厂现航空工业总公司汉中天利航空机电有限公司的要求，对原系统进行改造，甚至重新设计，使其数字化。故而必须对原装置的测量部分进行彻底改造，满足数字化要求。　　
　　2　锅炉水位的测量　　

　　锅炉水位的测量使用浮子式液位传感器来测量的，该浮子是一种特制的不锈钢圆筒，圆筒内附有磁铁，故而该浮子也叫磁钢浮子。像原来用浮子测量液位一样，是通过水位计与锅筒汽水连管结合处的专用连接三通，将锅炉内汽水引至传感器外套筒内，使磁钢浮子在套筒内与锅炉水位同步升降，浮子的磁场力作用在套筒外的磁控开关阵上，当液位高时，浮子上移，与浮子磁铁对应处的干簧管吸合，其他的干簧管则处于断开状态。如图1所示。

　　由于液位高低不同，致使浮子在套筒内的高低位置亦不同，与此对应的干簧管的动作亦不同，故而用干簧管的状态就可以表征出液位的高低位置。当按如图2的电路进行设计连接时，浮子位置不同，从单片机P0，P1，P2口读到的数据必然不同，且浮子位置与单片机I/O口读到的数据有着严格的关系，该关系描述了液位的高低状态。　　

　　3　软件流程　

　　由硬件可知，当液位不同时，从P0，P1，P2口读取液位的测量数据不同，对此数据的处理由软件来解决。软件要解决以下几个问题：

　　(1)对图2所示的硬件连接须进行数据编码。由于从P0，P1，P2读取的数据可能相同，但表示的液位却不同，故而对每一个液位都要进行相应的编码，由该编码表征液位的高低。

　　(2)数据的通讯。　　

　　(3)当磁钢浮子位置不正确时要给出相应的信号，即传感器处于非正常的位置时亦给出相应的编码。详细流程如图3所示。

　　累加器A中的编码01H，02H，03H，…，20H，21H，22H分别对应着锅炉液位＋100，＋90，＋80，＋70，…，＋10，0，－10，…，－70，－75，－80，－90，－100处的位置，将累加器A中的编码值通过串口发送出去便可实现液位的通讯。在＋100处与在－100处的A中的值分别附加了一个高、低位标志，当液位出现异常时，给累加器A中送编码00H，由于有标志故给累加器A中送00H可分为以下3种情形：　　

　　(1)当A＝00H时，且无高、低标志，此错误码表示开机时传感器工作状态不正常。　　

　　(2)当A＝00H时，且有高位标志，表示液位高于＋100，即液位太高。

　　(3)当A＝00H时，且有低位标志，表示液位低于－100，即液位太低。一旦系统出现传感器故障，以上处理方法为现场维护人员提供了判定依据，便于迅速查出问题所在。　　　　　　　　　

　　4　结语
   
    经现场运行表明，该数字化的传感器性能稳定、测量准确，大大简化现场安装，具有较高的性能价格比，有较大的工程应用价值。