电容式液位传感器课程设计

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1、目录引言………………………………………………………………………………………………………1第1章设计指导思想……………………………………………………………………………………21.1指导思想…………………………………………………………………………………………2第2章方案论证…………………………………………………………………………………………22.1设计原理…………………………………………………………………………………………22.2系统框图…………………………………………………………………………………………2第3章单元

2、电路设计…………………………………………………………………………………33.1传感器设计………………………………………………………………………………………33.2将电容转化成电信号部分………………………………………………………………………43.3电信号放大电路设计……………………………………………………………………………53.4A/D转换器设计…………………………………………………………………………………53.5控制软件系电路的设计…………………………………………………………………………73.6显示电路设计………

3、……………………………………………………………………………73.7软件系统的设计…………………………………………………………………………………83.8误差分析及结果图………………………………………………………………………………9第4章元器件清单……………………………………………………………………………………11第5章小结……………………………………………………………………………………………12参考文献………………………………………………………………………………………………13附录一：系统总图……………………………

4、………………………………………………………14附录二：程序清单……………………………………………………………………………………15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,频率测量引言

5、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

6、置。第1章指导思想1,1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2.5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。图1电容式液位传感器工作图第2章方案论证2.1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

7、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．系统框图图2电容式液位传感器原理框图被测物理量：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

8、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