浮子式水位（機顯）計
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水利儀器儀表 - 水文監測
一、概述
浮子式水位計是集機、電技術于一體的數字化傳感器，通過輸出軸的角度位移量轉換成相應的數字量，可以高精度測量被測液位高度，能確認絕對位置。具有斷電記憶功能。
其工作原理就是：水位傳感器測輪安裝在編碼器輸入軸上，鋼絲繩一端連接浮子、另一端連接重錘，鋼絲繩繞在測輪上。當液位發生變化時浮子隨液位的變化而升降，鋼絲繩帶動測輪轉動，編碼器輸出相應的實時水位值。
該傳感器結構合理，抗干擾能力強，分辨率高，量程大， 壽命長 ，有掉電后信號跟蹤記憶功能。它能夠長期用于液位測量并能保證性能的穩定可靠。
廣泛適用于對江河湖泊、水庫、船閘、水庫、水電站、水文站、水廠、以及石油化工等地表水或地下水的水位測量。
二、技術參數
1、 基本參數
A 測量范圍：0-80米；
B 水位變率：< 100厘米/分
C 分辨力：1cm
D 水位輪啟動力矩：< 100克·厘米（0.0098N·m）
E 測量準確度：≤±2cm或0.2%F·S
F 顯示器：十進制機械計數器
2、 機械參數
a 水位輪工作周長：32cm
b 測量纜：Φ0.8mm包塑不銹鋼纜
c 浮子直徑：10-15cm可選
3、 電參數
輸出形式：接點通斷輸出 接觸電阻：≤0.5Ω；絕緣電阻：≥10MΩ
4、 通信接口（選裝）
RS485接口（MODBUS-RTU協議）；
格雷碼輸出； 4-20mA電流模擬量輸出；
5、 使用環境
a 環境溫度：-40℃～85℃
b 相對濕度： ≤95%(40℃)
C 尺寸：132×132×115
D 電源電壓：12VDC
三、工作原理
儀器結構、工作原理：
本儀器由浮子、鋼絲繩、重錘、測輪、傳感器、支架、輸出插座等部分構成。
工作原理為：儀器以浮子感測水位變化，工作狀態下，浮子、重錘與鋼絲繩連接牢固，鋼絲繩懸掛在水位輪的“V”形槽中。平衡錘起拉緊鋼絲繩和平衡作用，調整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水線上。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。當水位上升時，浮子產生向上浮力，使平衡錘拉動鋼絲繩帶動水位輪作順時針方向旋轉，水位傳感器的顯示讀數增加；水位下降時，則浮子下沉，拉動鋼絲繩帶動水位輪逆時針方向旋轉，
水位傳感器的顯示器讀數減小。
本系列儀器中機械式水位傳感器的水位輪測量圓周長為32厘米，且水位輪與傳感器為同軸聯接，水位輪每轉一圈，傳感器也轉一圈，輸出對應的32組數字編碼。當水位上升或下降，傳感器的軸就旋轉一定的角度，傳感器同步輸出一組對應的數字編碼（二進制循環碼，又稱格雷碼）。不同量程的儀器能夠輸出1024至8192組不同的編碼，可以用于測量10至80米水位變幅。
通過與儀器插座相聯接的多芯電纜線可將編碼信號傳輸給觀察室內的電顯示器或計算機，用作觀測、記錄或進行數據處理；安裝有RS485數字通信接口的水位儀，可以直接與通信機、計算機相聯接，組成為水文自動測報系統、水情衛星遙測系統。
儀器的內置式RS485數字通信接口（選裝），具備選址、選通功能，能以二線制方式遠距離傳輸信息，在一對雙絞線信號線上可以驅動或接收31臺水位（或閘位）傳感器，實現遙測組網。
四、接線關系：
1、485接口（4芯航插）：1-485A；2-485B；3-+12V；4-GND。
2、格雷碼接口（19芯航插）： 1—13為數據D0-D12，19為公共端。
3、模擬量接口（6芯航插）：1-485A；2-485B；3-4-20mA +；4-4-20mA -；5-+12V；6-GND
四芯航插示意圖 6芯航插示意圖
五、儀器安裝和校準
（1）、將儀器用4個M4×20螺釘固定在工作平臺上。使浮子、平衡錘與測井內壁保持一定距離。
（2）、將Φ0.8mm不銹鋼絲繩的一頭從工作平臺上方穿過平衡錘過線孔。
（3）、將重錘與鋼絲繩固定、鎖緊，然后將平衡錘慢慢沉放至井底。
（4）、將鋼絲繩的另一端繞于水位輪的“V”型槽中，并預留長1.2米，剪斷。
（5）、將鋼絲繩穿過浮子過線孔，將鋼絲繩與浮子懸吊帽固定、并在懸吊帽中塞入橡膠墊，然后將浮子帽與浮子擰緊。
（6）、將浮子慢慢沉放入測井，直至接觸水面為止。
（7）、檢查上述（1）至（7）步驟，如一切正常，可緊固水位輪的兩個緊固螺釘。
（8）、校準：用手指輕輕地將鋼絲繩提起，使其稍離開水位輪，然后轉動水位輪，使機械計數器顯示數值與實際水位值相符，然后再緩慢放下鋼絲繩，使實際水位、機械顯示和上位接收裝置讀到的數據一致（允許機械顯示數與上位接收數相差一個字）。在現場或在觀察室觀測水位變化，如一切正常，即告儀器安裝和校準工作完成。
六、安裝使用及注意事項：
1、本傳感器屬于高精度儀器，安裝時嚴禁敲擊和摔打碰撞。
2、接線務必正確，錯誤接線可能會導致傳感器內部電路損壞。
3、請不要將傳感器的輸出線與動力等線繞在一起或同一管道傳輸，也不宜在配線盤附近使
用，以防干擾。
4、電源線請選用屏蔽線或雙鉸線。
5、測井上方固定水位計安裝基板，并保證重錘及浮子自然下垂時不與基板發生摩擦。基板與水位計固定之間的聯結孔位為78*114，4-ф4.5孔，用M4*20聯結螺釘。
6、測井選用直徑150mm的兩根（或一根直徑200mm以上的）PVC管或鋼管并排垂直安裝。
7、測井安裝應垂直，且測井內壁盡量光滑以免影響浮子及重錘上下自由移動，保證浮子及重錘不與測井壁發生摩擦。
8、在傳感器上方建一防雨箱。
七、安裝示意如下圖：
附：485口通信協議（讀取部分）
485口通信協議MOD_HH采用Modbus通信協議(RTU方式)。海河設備作為從機。
數據字節格式：起始位 數據位 （無奇偶校驗位） 停止位
1 8 1
波特率：9600(可設置)
功能碼03：
利用Modbus通信協議的03功能碼，讀取傳感器或顯示器的數值（1個數值）。主機的命令格式是從機地址、功能碼、起始地址、字節數及CRC碼。從機響應的命令格式是從機地址、功能碼、數據區及CRC碼。數據區的數據是二進制碼，二個字節，高位在前。CRC碼都是二個字節，低位在前。
信息幀格式舉例：
主機呼：01 03 00 00 00 01 84 0A
站號 功能碼 起始地址 讀取點數 CRC校驗碼
低 高
從機答：
01 03 02 XX XX XX XX
站號 功能碼 讀單元字節 數據 CRC校驗碼
高(二進制)低
上面01,03,02,XX等均為一個字節。數據為兩個字節，高位字節在前。每幀的開頭和結尾至少有3.5個字節時間的間隔。用戶在為主機編程時，除了站號（地址）和CRC校驗碼之外，其它字節的字符均采用上面的內容不變。主機格式中的讀取點數可以為01也可以為02（02是為了兼容某些協議）。從機回答幀中的功能碼（03）和讀單元字節數（02）不變。CRC的檢驗內容包括從地址到CRC校驗碼之前的全部內容。
