光电传感器在自制水表流量计中的应用.pdf

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1、ISSN1672-14382014年第3期CN11-4994/T总第187期现代教育技术与装备DOI:10.13492/j.cnki.cmee.2014.03.004贺柳良任若曦宋子凡杨宏摘要：所述流量计是基于机械式水表的齿轮转速与通过封闭管道的流量成线性关系的特点制成的，用于液体流量的测量。主要部件是经改装的水表和带倍率频率计。该流量计具有测量范围广、测量精确，能实时显示流量值等优点。关键词：水表；光电传感器；带倍率频率计；流量计HomemadewatermeterflowmeterHeLiuliang,

2、RenRuoxi,SongZifan,YangHongBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing,100044,ChinaAbstract:Theflowmeterasthepaperdescribedwasmadeforflowmeasurementofliquid.Itwasmadebyusingthelinearrelationshipbetweenthegearspeedofthemechanicalwatermeteran

3、dtheflowthroughtheclosedpipeline.Itsmaincomponentsarebandratiofrequencymetersandamodifiedwatermeter.Thistypeofflowmeterhasadvantagessuchaswidemeasurementrange,accuratemeasurementresults,real-timedatadisplay.Keywords:watermeter;photosensor;bandratiofrequencym

4、eter;flowmeter第三届北京市大学生物理实验竞赛题目二为“基号，光敏电阻置于齿轮之下，接收光信号。发光管和于物理学原理，自行设计并制作一流量计，用于测量光敏电阻的尺寸须小于齿轮相邻叶片之间的间隙，确流量不超过10L/min，不均匀流速的自来水流量”。保发光管发出的光能照射到光敏电阻上。光敏电阻又所谓流量，是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效称光导管，是一种典型的光电导器件。所谓光电导截面的流体量。当流体量以体积表示时称体积流量；效应是指材料(或器件)受到光辐射后，材料(或器件)[2]当流体量以质量

5、表示时称质量流量。流量计是用于流的电导率发生变化。光敏电阻常用的制作材料为硫量测量的仪表，市场上用于流量测量的产品很多，如化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等。电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等，这些流这些材料具有在特定波长的光照射下阻值迅速减小量计都较为昂贵。本文所述的水表流量计具有成本的特性。这是由于光照产生的载流子参与导电，在低，测量精确，测量范围大等优点，作为参赛作品，外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正在竞赛中获三等奖。极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。1

6、设计原理与方法本装置中的光敏电阻在无光照射时电阻为150kΩ，有光照射时电阻为5kΩ。有光照时，回路中电阻小，拆解一只普通机械式水表可知，水流冲击带动水电流大，触发带倍率频率计工作。假设齿轮有3片叶表中的叶轮转动，叶轮转速和流经水表的液体流量有片，则齿轮旋转一周，光敏电阻接受3次光照。设定线性关系。叶轮带动机芯上的齿轮旋转，二者之间的好的频率计自动将光敏电阻受3次光照的时间作为一转速比为固定值。因此机芯上齿轮的转速和流量存在个周期，计算出齿轮转动的频率。流量Q与频率f成线线性关系。测量出机芯上齿轮的转速，

7、就可以测出流性关系，即Q=f×K，通过实验可测量出系数K。再对量值。齿轮转速的测量通过光电传感器和带倍率频率带倍率频率计进行设置，即可使频率计显示的数值为计数器共同完成。流量值。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件3电路的连接如图1所示。发光管“+”端和频率计[1]部分组成。本装置中的光电传感器由一只发光管和的U0端相连，其间串联一个型号为5W360RJ的360Ω一只光敏电阻组成，发光管置于齿轮之上，发出光信的水泥电阻，用于限流，保护回路。U0接12V的电源。发光管的“—”端和光敏电阻的一端都连接在频

8、率计的公共端“COM”上。光敏电阻的另一端和频率收稿日期：2012-11-29计的计数端“CNT”相连。水泥电阻是将绕线电阻体作者简介：贺柳良，硕士，实验师。任若曦，在读本科生。放入方形瓷器框内，用特殊不燃性耐热水泥充填密封宋子凡，在读本科生。杨宏，硕士，助理研究员。而成，具有耐热、耐湿和耐腐蚀等特点。带倍率频率基金项目：获北京市教委2012年度本科生科研计划项目资助。102014年2月2014年第3期ISSN1672-143