电容式液位传感器课程设计-2[1]

传感器课程设计

液位智能仪

目录

第1章 选题背景及设计指导思想…………………………………………………2

选题背景……………………………………………………………………………2 1,2指导思想…………………………………………………………………………2

第2章 方案论证………………………………………………………………………2

设计原理……………………………………………………………………………3 ．系统框图…………………………………………………………………………3

第3章 单元电路设计………………………………………………………………3

传感器设计…………………………………………………………………………4 将电容转化成电信号部分…………………………………………………………5 电信号放大电路设计……………………………………………………………5 D转换器设计……………………………………………………………………6 控制软件系电路的设计…………………………………………………………………7 显示电路设计……………………………………………………………………8 软件系统的设计……………………………………………………………………10 误差分析及结果图……………………………………………………………………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………………………………………………………………21

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

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置。

第1章 选题背景及设计指导思想

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，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

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。 ．系统框图

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。