电容式液位传感器课程设计_2012

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1、传感器课程设计液位智能仪25目录第1章选题背景及设计指导思想…………………………………………………21.1选题背景……………………………………………………………………………21,2指导思想…………………………………………………………………………2第2章方案论证………………………………………………………………………22.1设计原理……………………………………………………………………………32.2．系统框图…………………………………………………………………………3第3章单元电路设计………………………………………………………………33.1传感

2、器设计…………………………………………………………………………43.2将电容转化成电信号部分…………………………………………………………53.3电信号放大电路设计……………………………………………………………53.4A/D转换器设计……………………………………………………………………63.5控制软件系电路的设计…………………………………………………………………73.6显示电路设计……………………………………………………………………83.7软件系统的设计……………………………………………………………………103.8误差分析及结果图…………

3、…………………………………………………………16第4章元器件清单…………………………………………………………………17第5章小结…………………………………………………………………………18参考文献………………………………………………………………………………19附录一：系统总图…………………………………………………………………20附录二：程序清单………………………………………………………………2125摘　要：：讨论电容式传感器的原理、电容频率转换电路、精确测量频率量的频率测量法,及利用DS1820测量温度和用单片机进行温度补偿的方法。设计

4、并制作了圆柱形电容器，利用555振荡电路将容量变化转换成频率的变化，并利用单片机进行测频，通过软件计算液位高度，减小了电容与频率转换的线性误差，具有温度软件补偿功能。通过实验测试，该装置的测量精度优于1cm。关键词：电容式液位计；频率转换；频率测量第1章选题背景及设计指导思想1.1课题背景本学期开设了测控电路，传感器及传感器技术，自动控制原理，单片机，电机拖动等课程。本课程设计是在学完这么多课的基础上，为了能更好的掌握这些课的内容，把理论应用于实际而提出来的。旨在发挥我们的设计，创新意识。通过本课程设计可以掌握和巩固传感器的基本设计方法

5、，工业水位的测量方法，放大电路的设计，单片机的基本应用，显示电路的连接等知识。进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，从而提高我们解决问题的能力和创造发明能力。1,2指导思想使用电容式液位传感器，设计传感器放大电路，将液位信号转变为标准电信号，将液位值显示出来（液位高度252.5米，显示精度1厘米）。再设计控制电路，控制料罐的进口阀门开度，使其能够稳定在设定的高度值。具体要求1）．设计以测量显示部分电路为主；2）．要绘制原理框图；3）．绘制原理电路；4）．要有必要的计算及元件选择说明；5）．提供元件清单。第2章方案论证2.1设计原

6、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。2.2．系统框图25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

7、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：在此用到8段数码管。控制设备：控制电动机的运行或关闭。第三章单元电路设计3.1传感器设计253.1.1传感器原理电容式液位传感器系统

8、;它利用被测体的导电率,通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化,再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能,并具有结构简单、成本低廉、性