水位指示及水滿報警器)

1、 成績評定： 傳感器技術(shù) 課程設(shè)計 題 目 水位指示及水滿報警 摘要容器內(nèi)的水位傳感器，將感受到的水位信號傳送到控制器，控制器內(nèi)的計算機(jī)將實測的水位信號與設(shè)定信號進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動閥發(fā)出"開""關(guān)"的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。進(jìn)水程序完成后，溫控部份的計算機(jī)向供給熱媒的電動閥發(fā)出"開"的指令，于是系統(tǒng)開始對容器內(nèi)的水進(jìn)行加熱。到設(shè)定溫度時。控制器才發(fā)出關(guān)閥的命令、切斷熱源，系統(tǒng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。程序編制過程中，確保系統(tǒng)在沒有達(dá)到安全位的情況下，控制熱源的電動調(diào)節(jié)閥不開閥，從而避免了熱量的損失與事故的發(fā)生。

2、關(guān)鍵詞：水位傳感器 水信號目 錄一 、設(shè)計目的二、設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)2.2設(shè)計要求三、設(shè)計步驟及原理分析3.1設(shè)計方法3.2設(shè)計步驟3.3設(shè)計原理分析四、課程設(shè)計小結(jié)與體會五、參考文獻(xiàn)傳感器技術(shù)課程設(shè)計 一 、設(shè)計目的該設(shè)計的主要任務(wù)是通過設(shè)計和制作水位報警器來鞏固和加強(qiáng)對三年來所學(xué)的理論知識和鍛煉自己的動手能力，基本掌握單片機(jī)應(yīng)用電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和動手能力，加深對單片機(jī)軟硬件知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。在一些家用水池中，為了避免斷水給生活帶來的不便，這樣一種智能化的水位報警器運(yùn)營而生。這種水位報警器能有效的顯示水箱水

3、放盡及對水箱充水時水已充滿的情況。在科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的今天，許多場合開始引進(jìn)電子設(shè)備做為輔助檢測，針對諸多行業(yè)儲液罐液位測量的特點和技術(shù)要求，設(shè)計一種基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)。超聲波是由機(jī)械振動產(chǎn)生的，可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播，由于超聲波具有定向性好，能量集中，在傳輸過程中衰減小，反射能力較強(qiáng)等特點，超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測法，不受光線，被測物顏色等的影響，它不僅能夠定點和連續(xù)測液位，而且能方便地提供遙測或遙控所需的信號。與其他側(cè)位技術(shù)相比較，它不需要特別防護(hù)，安裝維修較方便，而且結(jié)構(gòu)方法都較簡單，價格低廉。在超聲波液位測量技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛是超聲波脈沖回波方法

4、，由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接受所需的時間，根據(jù)媒介中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液位高度。二、設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)：根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)可分為四部分，第一部分是輔助電源模塊部分，第二部分是水位檢測部分，第三部分是水位信號的處理部分，最后一部分是水位報警指示與控制部分。為實現(xiàn)各模塊的功能分別做了幾種不同的設(shè)計方案進(jìn)行了論證。2.2設(shè)計要求：1能夠?qū)λ坏倪^高和過低做出報警指示。2做出報警指示的同時具有一定的帶負(fù)載能力，比如帶動電機(jī)控制水位或其他功能。三、設(shè)計步驟及原理分析3.1設(shè)計方法設(shè)計一個超聲波測距儀，要求

5、：(1).設(shè)計出超聲波測距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路。(2).對設(shè)計的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離，并且，測距范圍在20cm-2m之間，測量精度控制在3mm以內(nèi)。 (3).對設(shè)計的電路進(jìn)行分析。 (4).以數(shù)字的形式顯示測量距離。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設(shè)計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動化的使用要求。超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、電動型等；機(jī)械方式有

6、加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率、和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距離測量方面常用的是壓電式超聲波換能器。根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素，本文采用AT89S52單片機(jī)作為控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機(jī)的定時器。3.2設(shè)計步驟軟件的設(shè)計重要的是建立數(shù)學(xué)模型，確定算法和安排數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是審查設(shè)計能否成功，是否精妙的關(guān)鍵。軟件完成各部分的控制，下面介紹軟件的設(shè)計方案。1軟件功能本系統(tǒng)的軟件開發(fā)相對比較容易，主要是水位檢測的掃描、控制報警信號的輸出等。2主程序流程圖3.3設(shè)計原理分析當(dāng)水箱內(nèi)無水或送水未到位時，水位傳感器的兩個電極片

7、處于開路狀態(tài)，電壓經(jīng)開關(guān)、電阻器R1加之二極管VD1的正極，使VD1導(dǎo)通，IC的13腳，10腳，1腳和4腳均為高電平，報警器不工作。當(dāng)水箱加水到位時，水位檢測傳感器的兩個電極片與水接觸，是二極管VD1的正極變?yōu)榈碗娖剑琕D1截止，間歇振蕩器振蕩工作，從IC的10腳輸出周期較長的振蕩信號。當(dāng)該振蕩信號電壓為正時，二極管VD2導(dǎo)通，IC的1腳為高電平，音頻振蕩器不工作；當(dāng)IC的10腳輸出的振蕩信號電壓為負(fù)時，VD2截止，音頻振蕩器振蕩工作。這樣，音頻振蕩器在間歇振蕩器的控制下間歇的工作，從IC的6腳輸出斷續(xù)的音頻信號，經(jīng)過V1、V2放大后，揚(yáng)聲器發(fā)出警報（發(fā)射部分）通過NE555振蕩器設(shè)計出振蕩電

8、路，產(chǎn)生40KH的脈沖在通過CD4069的驅(qū)動作用于超聲波發(fā)射探頭上（如圖3-1）。（接收部分）將超聲波探頭接收到的正弦40KH超聲波信號（其VPP為50mV）通過LM324運(yùn)放三級放大以及整形以后產(chǎn)生VPP為3.5V的梯形波信號，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動單片機(jī)中斷程序（如圖3-2）1。圖3-1 555超聲波發(fā)射電路原理圖超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設(shè)計采用反射波方式3。測距儀的

9、分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應(yīng)用低頻率的傳感器，在本設(shè)計中我們采用40KHZ的傳感器四、課程設(shè)計小結(jié)與體會 通過這次設(shè)計使我學(xué)到了很多，也碰到了很多困難，但在老師和同學(xué)們的幫助下都一一克服了， 提高了我將理論與實際相結(jié)合的能力。這次設(shè)計真的可以說三年來學(xué)的東西的一次大練兵。通過設(shè)計加強(qiáng)動腦、動手能力從作品中體現(xiàn)自己對所學(xué)專業(yè)知識的理解，領(lǐng)悟，應(yīng)用與提高，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力，發(fā)揮自身的創(chuàng)造潛力。通過課程設(shè)計使我懂得了理論與實踐相結(jié)合非常重要，光有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，從理論和實踐中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。五、參考文獻(xiàn)1、韓太林、單片機(jī)原理與應(yīng)用、電子工業(yè)出版社、2003.8、202 2、張濤、電力電子技術(shù)、電子工業(yè)出版社、2003.8、170 3、馮建華趙亮、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)，人民郵電出版社，2004.11、252 4、劉樹林、低頻電子線路，電子工業(yè)出版社，2003.8、214 5、中國計量出版社組委會、新編電子電路大全，中國計量出版