智能液位计课程设计.doc

传感器课程设计题目:智能液位计学院:班级:学号:姓名:指导老师:………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………..8(1)传感器原理……………..……………………………………………………………………….8(2)传感器组成…..………………………………………………………………………………….8(3)将电容转换成电信号部分……………………………………………………………….9(4)电信号放大电路设计..…………………………………………………………………….10(5)A/D转换器设计………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………….……………………………….……………………………………………………………….:系统总图…………………………………………………………………………………20摘要介绍一种基于电容传感器实现的液位控制器的设计方法,以单片机为核心,通过外围硬件来达到实现控制的目的。可根据需要设定液位控制高度,同时具备高度显示等功能。该控制器不仅可用于学校进行教学研究,还可用于生产实际。设计一种多功能智能化液位检测装置,以圆柱形电容探头为液位检测传感器,利用电容频率转换原理将电容变化为频率变化,利用单片机检测频率,软件计算液位高度。本装置具有机械去液面波动,用软件进行温度修正、线性校正、用户自校正,通信和多液体选择等功能。关键字:单片机电容传感器A/D转换器引言液位检测在许多控制领域已较为普遍,各种类型的液位检测传感器较多,按原理分有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。各种方式都根据其需要设计完成,其结构、量程和精度适用于各自不同的场合,大多结构较为复杂,制造成本偏高;市面上也有现成的液位计,有投入式、浮球式、弹簧式等,多数成品价格惊人。以上液位计多数输出为模拟量电流或电压,有些为机械指针读数,不能用于远程监视;普遍适用于静止液面,在波动液面易引起读数的波动;也有用电容法测液位的系统,此法是一种简单易行的方案。本文利用圆柱形电容器原理,结合单片机设计出一种智能液位检测装置。测量原理电容式液位传感器利用液位的变化使电容值改变的原理进行测量。电容式液位计基本计算公式如下:式中:C—电容值—液体电介系数H—浸没深度,即液位D—外极管内径d—极管外径由(1)式可得:当D、d、均为常数时,可得其中这样建立起H,C之间的理论线性关系。在实际应用中,情况比较复杂,D、d二个参数和管段的同心度均是变量,同时电介系数无论是空气的,还是液体的,都是温度的函数,经常变动。所以,长时期以来,电容式液位计采用上述公式进行计算时,采用定值系数常与实际情况不相符合,所以它的精确度只能达到1~2%。这样建立起H,C之间的理论线性关系。设计原理本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化,从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间,太小不易测量,所以要通过放大电路进行放大。从放大电路出来的是模拟量,因此送入ADC0809转换成数字量,ADC0809连接于单片机,把信号送入单片机。通过单片机控制水泵的运转。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。系统框图被测物理量:主要是指非电的物理量,在这里为水位。传感器:将输入的物理量转换成相应的电信号输出,实现非电量到电量的变换。传感器的精度直接影响到整个系统的性能,所以是系统中一个重要的部件。放大,整形,滤波:传感器的输出信号一般不适合直接去转换数字量,通常要进行放大,滤波等环节的预处理来完成。A/D转换器:实现将模拟量转换成数字量,常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。在此用到逐次逼近式。单片机:目前的数据采集系统功能和性能日趋完善,因此主控部分一般都采用单片机。显示设备:在此