MS5805傳感器液位檢測設計方案

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】MS5805傳感器事業(yè)部，張工。

MS5805-02BA傳感器是針對家電市場一款校準過的壓力芯片。用信號調(diào)理芯片對MEMS壓阻芯體輸出進行溫度和壓力的校準和補償，保證性能和可靠性的同時對封裝進行了集成，易于使用。MS5805集成壓力傳感器可選量程0-200kpa，防水結構適合于壓力敏感元件結構材料相兼容的非腐蝕性氣體的差壓檢測，用于非接觸式液位檢測等領域，也適用于工業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)等領域MS5805支持數(shù)字輸出IIC以及特有的頻率輸出功能。典型應用領域：洗衣機、洗碗機、咖啡機、凈水器等家電上用于液位高度精確測量。

一、MS5805傳感器特性：

1. 壓力量程：10至2000mbar

2. IIC數(shù)字輸出,快速轉(zhuǎn)換速率降至 0.5 ms

3. 100%校準，溫度補償

4. 低功率，0.6A（25℃時待機功率<0.15 A）,

5. 芯片正面進壓方式進氣，不易堵塞

6. 芯片封裝內(nèi)部防水防潮處理

7. 電源電壓：1.8 至 3.6 V

二、MS5805-02BA參考應用結構

MS5805傳感器參考應用結構如圖所示，傳感器連接至水箱底部，水箱內(nèi)水位升高或降低的高度，將等比例對應液體壓強變化，通過MS5805傳感器可以實時得到水箱內(nèi)液體高度，進而根據(jù)不同家電的控制邏輯，實現(xiàn)自動補給或輸送水量。

三、傳感器數(shù)據(jù)處理

本文中液位檢測設計方案是基于IIC數(shù)字輸出形式的NSPGD1壓力傳感器，傳感器測量數(shù)據(jù)與液位高度對應計算方法如下：

方法一：壓力對應高度換算：

其中：P_f為液體在液桶底面產(chǎn)生的壓強；ρ為液體密度，假設液桶中為水，則水的密度ρ為1.0*10^3kg/m^3；g為重力加速度9.8m/s；h為液體高度，則液體高度h可由下式得到：

MS5805-02BA傳感器量程0kPa ~ 6kPa，則對應可測量液體高度h范圍為：0~0.612.24m；考慮到實際氣管安裝在液桶底部，蓄水后，有一部分水會進入氣管內(nèi)，該部水在氣管內(nèi)形成一部分壓力，導致零點整體漂移，因此實際使用時需要對0點壓力進行補償，具體offset值由于氣管內(nèi)徑及安裝位置的不同，需實際測試得到：

方法二：直接標定換算：

通過直接測量標定容器液位高度h與傳感器Pdata關系，得到實際高度h與Pdata傳遞函數(shù)，通過Pdata計算得到液位高度，從而免去中間壓力換算引入的誤差。

四、MS5805-02BA傳感器實際應用及水流量計對比測試

1，水桶清空、水流量計清0、分別設置水位50mm、200mm、400mm、300mm并點擊運行；

2，水面上升至51mm，壓力換算水位50mm，流量計水位52mm。

3，水面上升至202mm，壓力換算水位200mm，流量計水位205mm。

4，水面上升至400mm，壓力換算水位401mm，流量計水位410mm。

5，水面下降至298mm，壓力換算水位299mm，流量計水位308mm。

從表1設置水位高度為50mm、200mm、400mm、300mm的4個測試點，通過測試得到以下測試結果：

表2 MS5805傳感器實際應用及水流量計對比測試結果：

由表2可以看出，MS5805的測量結果要比水流量計計算得到的結果精度高，四個測試點中：

50mm處測量誤差最大為-1.96%（絕對誤差1mm），但此時水位較低，誤差所占此時水位高度比重大；在全量程中，基于對液體壓力實時的測量，MS5805的測量結果誤差不會累積，數(shù)據(jù)比較均衡，液位高度誤差為1~2mm；流量計在運行時間長后由于脈沖累積誤差導致誤差變大測量誤差最大2.68%，絕對誤差達到10mm。

MS5805單個傳感器測量精度0.2%，但由于整個DEMO系統(tǒng)誤差包含亞克力液桶刻度不均勻、氣管連接不可靠、人眼觀察、液體流動引起振動等因素而引入的系統(tǒng)誤差，因此實際應用中液位高度誤差可通過合理布置安裝及算法補償?shù)玫娇刂啤?/p>