液位自動控制系統(tǒng)

1/1液位自動控制系統(tǒng)控制類系統(tǒng)設計

——液位自動控制系統(tǒng)

1概述

液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數的系統(tǒng),是現(xiàn)代工業(yè)生產中的一類常見的、重要的控制過程。而傳統(tǒng)的液位控制多采用單回路控制,并采用傳統(tǒng)的指針式儀表來顯示液位值,使液位控制的精度和顯示的直觀性受到限制,而隨著生產線的更新及生產過程控制要求的提高,要求液位系統(tǒng)有高的控制性能?；诖耍鞠到y(tǒng)就設計了一種電路簡單，調試方便且性價比高的系統(tǒng)，來完成液位的自動調控。本系統(tǒng)主要由四部分組成：顯示模塊、振蕩模塊、傳感器模塊和聲光報警模塊，系統(tǒng)簡單易行。

系統(tǒng)框圖如下：

2硬結構與功能

2.1該設計的總體結構

該設計是一塊集多種電子芯片于一體的多功能實驗板，實現(xiàn)了液位系統(tǒng)的控制及顯示。主要功能器件包括：電源部分的7808，定時部分的555定時器，數字分段的LM3914等。

電路原理圖如下圖所示：

2.2各結構的硬件介紹

2.2.1電源電路介紹

電源電路由兩部分組成：220V電源轉變到交流15V和交流9V.電源電路的核心就是芯片7805，因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2、C4、C5為輸入端濾波電容，C6、C7、C10、C11為輸出端濾波電容，RL為負載電阻。當輸出電流較大時，7805應配上散熱板。

電源電路圖如下：

2.2.2振蕩電路介紹

能夠產生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。一般由電阻、電感、電容等元件和電子器件所組成。

振蕩電路圖如下：

2.2.3傳感器電路介紹

傳感器在現(xiàn)代信息技術中有著舉足輕重的地位，因此作為理工科專業(yè)的學生學習和掌握現(xiàn)代傳感器技術知識是非常必要的。根據該系統(tǒng)的實用性，考慮使用物理性傳感器（包括壓電式、超聲波式、磁電式、光電式和核輻射傳感器）或能量控制型傳感器（包括電位器式、應變片式、電容式和電感式傳感器）

由于該設計是針對液位高度的，并考慮到價格以及我們使用的熟練性，最終選擇使用電容式傳感器。

電容式傳感器：它的敏感部分就是具有可變參數的電容器。電容式傳感器的優(yōu)點是結構簡單，價格便宜，靈敏度高，過載能力強，動態(tài)響應特性好和對溫度、輻射、強振等惡劣條件的適應性強等。缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度

和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接

電路較復雜等。

原理：利用被測介質的特性變換成相應的電量，液位越高，電阻體被短路部分愈多，阻值越小。

傳感器電路如下：

2.2.4控制部分電路介紹

通過信號調理電路調整好零點和最高點，運行中將會顯示液位的高度變化。通過LM3914電路及雙色管電路轉換為電信號。

雙色管顯示：用雙色管來顯示液位的變化，并伴隨聲光報警功能來提醒用戶。

電路圖如下：

（LM3914數字分段電路圖）

（雙色管電路圖）

2.2.5報警電路介紹

當液面高度大于25cm或小于2cm時，系統(tǒng)發(fā)出信號使V2出現(xiàn)高電平，觸發(fā)蜂鳴器報警裝置，蜂鳴器發(fā)出響聲。

報警電路圖如下：

2.2.6信號調理電路介紹

信號處理電路，把模擬信號變換為用于數據采集、控制過程、執(zhí)行計算顯示讀出或其他目的的數字信號。模擬傳感器可測量很多物理量，如溫度、壓力、光強等，但由于傳感器信號不能直接轉換為數字數據，這是因為傳感器輸出是相當小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數字信號之前必須進行調理。調理就是放大，緩沖或定標模擬信號等，使其適合于模/數轉換器(ADC)的輸入。然后，ADC對模擬信號進行數字化，并把數字信號送到MCU或其他數字器件，以便用于系統(tǒng)的數據處理。

信號調理簡單的說就是將待測信號通過放大、濾波等操作轉換成采集設備能夠識別的標準信號。是指利用內部的電路(如濾波器、轉換器、放大器等…)來改變輸入的訊號類型并輸出之。

信號調理電路如下：

3總結

通過對該系統(tǒng)的學習，不僅使我對液位控制系統(tǒng)有了明確的認識，也使我認識到了控制系統(tǒng)對于人們生活的重要性。經過對該系統(tǒng)的液位監(jiān)測，報警等部分進行測試，各部分協(xié)調工作良好，相信該設計方案具有一定的可行性。此設計只是為了表達一個簡單的思路，模擬一個簡單的控制過程，在實際的應用下，現(xiàn)場要求肯定會比這要精確，復雜的多。因此設計一個系統(tǒng)需要從多個方面進行考慮，尤其是當此設計應用到實際現(xiàn)場時，更要從方方面面進行思考。

電子產品的開發(fā)過程，一般經過如下步驟：

（1）原理圖設計，包括方案選擇、原理圖仿真驗證。

（2）設計電路板圖，畫電路版圖之前，要畫出正確的原理圖，才能畫電路板圖。

（3）購買元件。

（4）畫電路板圖，按照電流、電壓、抗干擾、安裝要求等畫電路板。

（5）焊接電路板。

（6）調試電路板，實際驗證所設計的產品。

在此次設計中，又重溫了PC