PCS0702-关于压力变化探测液面的应用测试—谱思机器人步进电机运动控制方案

随着科技的不断进步，液位监测技术在各个领域都发挥着重要作用。在这其中，电容式液面探测技术以其高精度、实时监测的优势，在医疗、工业和实验室等领域得到广泛应用。它精度高，又可以以非接触式的方式避免腐蚀或污染问题，同时适用于多种液体，且因为介电常数不同，也能从反馈的电容值分辨出具体的试剂，又可以实时监测。所以很多方案都会应用到这种液面探测方式。

虽然电容式探测应用很广泛，但是在实际应用中，还是会有一些因素影响到探测精度以及效果。 例如某些特殊试剂是属于离子型溶液，或者介电常数很高，又或者现场环境存在一些高功率的用电设备需要一直运行，又或者在狭小的区间存在多个探针而出现的天线效应等等。 所以在这些特殊环境的测试方案就需要选择另外的测试方法。

这时候，谱思机器人的 PCS07xx 系列可编程电容压力传感控制器应运而生。作为一款可编程电容压力传感器既可以使用电容式液面探测的方式，同时搭载了压力传感器和管路接口。既能用作管路的阻塞、漏气判断，还可以用作额外的探测方式，来检测探针管路是否有接触到液面。

这两套系统可以独立运行，并能将电容值和电压值都转换为直观的数据输出，通过状态位变化和 LED 灯判断是否有检测到液面。电容式的应用大都差不多，接下来主要讲压力测试生效的原理以及实际测试方式：压力传感器可以被安装在液体管路中，当吸液针在空气中吸液和在试剂内吸液的时候，会存在压力变化，我们就可以通过测量管路中的通过压力模块的压力值变化来判断是否接触到液面。所以这里设置的点有两个：1、吸液是负压，所以控制器内部判断是探测值小于设置的触发值时生效；2、需要知道当前管路的最大压强能到多少，选择适配的压力传感器，否则在高压应用下，压力传感器可能会损毁。

在0702的 内部设置里面 6008h 即检测的压力值。 6009h的子索引01为触发方式：值为0时，tr口输出默认低电平，触发后输出高电平，值为1则相反。子索引02为触发值：例如设置触发值为2000，当6008检测到的压力值为1999时，为触发状态，tr口输出电平改变。

通过刚才说的液路接线方式，选择工装开始连接并设置0702的触发电压值。编写运行脚本，设计运行流程：

1. 让电机复位，提升针到Z轴上方光耦处，记为零点，并让针对准试管；
2. 让针以200RPM的速度下降，判断电机位置，在试管口上方500个左右的脉冲位置处开始抽液动作（下探速度越快，提前抽液的距离越长）；
3. 让管路泵以100RPM的速度进行抽液，Z轴继续下探，直到吸取到液体，触发TR电平变化后，Z轴电机停止运行，管路泵停止运行；
4. 记录针此时Z轴电机停止的位置，并排空针内因探测吸取到的液体；
5. 复位电机，并让管路泵空吸和空排满量程，防止管路口有液体残留。

重复运行1-5步骤，记录每次判断停止时的z轴电机位置。通过Z轴的位置，以及压力变化情况，判断从接触到液面到停止的时间。泵选用的是5ml的体积，总共路长为10圈，16细分下为32000个脉冲。测试结果如下图：

从数据上看，影响下探位置的主要是泵的运行速度以及Z轴下行速度。 泵抽排速度选用 10000-12000pps 最佳，Z轴下探速度可以根据探测时间计算下行距离，从而根据实际液体体积选用下行速度。

接下来就是用计算的运行数据做老化测试，循环验证探测的误差率。整体效果和使用的管路直径也有部分关系，所以需要根据实际测试效果来判断最合适的运行参数。

所以0702编程电容式传感器的多功能设计使其适用于多种场景，能够为用户提供更好灵活性和定制性。结合压力传感器和液位监测的系统能够更全面地了解液体在管道、容器中的状态，提高了对液体管理和处理过程的控制和监测水平。这种组合适用于许多液体管理和流程控制的领域。