工程測試技術(shù)課程設計報告書水塔液位測量控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 13:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)水塔的液位范圍我們選擇STK633型傳感器，如圖 11液位變送器所示。圖 11液位變送器其相關(guān)參數(shù)如下：型號：STK633工作電壓：12——36V工作壓力：0——10kPa最大壓力：30 kPa輸出信號電壓：1——5V其分為敏感部分和輔助工作部分，敏感部分放入水中，由于是電容原理的傳感器，不可用手或者其他硬物接觸傳感器表面，以防傳感器損壞。STK633型傳感器是能量控制型傳感器，需要外部提供工作電壓。其敏感部分放入水中感知壓強水位，信號工作部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 12 液位變送器接線圖所示，共三個接線端，P+表示電源，S+表示輸出信號，表示接地。使用時，把P+和兩端接到穩(wěn)壓24V的直流電源上即可，信號兩端S+和接到采集卡端口，這樣既可完成信號的采集。圖 12 液位變送器接線圖 電機的選擇根據(jù)水塔整體的尺寸相應地選擇一定功率和速度的電機，保證系統(tǒng)正常工作，如圖 13 注水、排水電機所示。其參數(shù)如下：型號：功率：80W最高揚程：10M規(guī)定揚程:6M頻率：50Hz電壓：220V最大流量: 1 規(guī)定流量： 轉(zhuǎn)速: 2860r/min電流：絕緣：E級圖 13 注水、排水電機 電磁閥的選擇電磁閥在此起到一個開關(guān)的作用，是配套電機使用的，選用和本系統(tǒng)直徑相當?shù)募纯?，在此選擇直流24V的。如圖 14 電磁閥所示圖 14 電磁閥 繼電器的選擇繼電器選擇，因為程序給出的信號比較，設定為5V，選擇時選擇線圈電壓為6V的即可實現(xiàn)放大電路的功能，而其控制的電路要能承受220V的電壓。繼電器原理圖及實物如圖 15 繼電器實物圖、原理圖所示圖 15 繼電器實物圖、原理圖其中8腳接到三極管和6V處，5腳接電機兩端，6腳接電磁閥兩端，當8接通之后，繼電器工作，相應的電機和電磁閥也就接通，可以控制注水和排水。 信號采集卡的選擇信號采集卡有多種多樣，我們沒有必要專門找一個，只要能采集簡單的電壓數(shù)據(jù)并輸出模擬電壓即可，這里就利用實驗室的National Instruments的USB6251即可。如圖 16 USB 6251采集卡所示。其相應參數(shù)可參見說明書。圖 16 USB 6251采集卡 外部放大電路的制作前面已經(jīng)將外部放大電路設計完畢，選擇兩個TIP31C型NPN三極管完成，為了連接器件方便，將其焊接在一電路板上，如圖 17 外部電路板所示。與其對應的電路原理圖如圖 2 注水、排水控制電路所示。圖 17 外部電路板在制作電路板的時候，直接選擇大功率的TIP31C型NPN三極管，剛開始時為防止電壓過大加了一個電阻，后來發(fā)現(xiàn)電阻使電路無法相應，電路無法工作，此時分析得知電壓過低，去掉電阻之后電路既可正常工作。焊接的電路板比較粗糙，兩個電路使用顏色不同的電線，這樣在電路連接的時候就會很方便，不用找三極管的各個極了。 硬件的連接硬件選擇好之后，便可以按照程序的邏輯把它們按照一定的關(guān)系連接起來。先將傳感器的信號接到采集卡上，再將6251給出的信號連接到三極管放大電路，把電機和繼電器的線正確連接到繼電器上，然后將放大電路的各線連接到響應的電源上即可。水塔硬件如圖 18 水塔模型所示。圖 18 水塔模型水塔模型的硬件系統(tǒng)包括主水塔和副水塔，副水塔的水位我們不做要求，只為主水塔供水及存水。電機有兩個，分別控制向主水塔排水和注水，在相應的電機回路中，串聯(lián)一個電磁閥，防止在控制系統(tǒng)停止后電機由于慣性導致系統(tǒng)繼續(xù)使液位發(fā)生變化，這里同一組電機和電磁閥利用同一個繼電器控制，電機開則電磁閥也開，否則都關(guān)。電機、電磁閥和繼電器的工作分別需要220V交流、24V直流和6V 直流電壓，由于沒有購買相應的電源，只能利用實驗室已有的平臺，如圖 19 供電實驗臺所示圖 19 供電實驗臺由于水塔的電機和電磁閥距離供電試驗臺較遠，我們采用一個相當于接線端子的中間過渡，將電機、電磁閥、試驗臺、繼電器、采集卡連接起來，這樣接線就可簡便一些。中間接線架如圖 20 接線架說明圖所示圖 20 接線架說明圖經(jīng)過連線將采集卡、水塔電機、繼電器、放大電路、電源等連接好之后，得到可以正常工作的系統(tǒng)，如圖 18 水塔模型所示。五、系統(tǒng)測試完善 系統(tǒng)測試系統(tǒng)連接完成之后，需進行測試，檢驗各個功能的正確性。首先檢驗手動調(diào)節(jié)功能，先在下拉列表里選擇手動水位控制，然后點擊運行，此時工作指示燈高亮，在手動水位控制區(qū)域把注水開關(guān)打開，此時注水指示燈高亮，在左側(cè)液面高度中，液面上升，正常工作，如圖 21 手動控制正常工作所示。圖 21 手動控制正常工作繼續(xù)注水，一直讓水位達到100cm，此時水位已經(jīng)超過90cm，系統(tǒng)自帶的水位極限檢測發(fā)出警告，上限指示燈高亮變紅，提醒用戶采取有效措施?？梢赃x擇手動排水或者其它方式控制水位。如圖 22 液位報警所示，采用手動排水。圖 22 液位報警根據(jù)要求，先把區(qū)間設置好，點擊運行，此時水位在規(guī)定區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)不做相應，如圖 23 區(qū)間水位控制1所示 圖 23 區(qū)間水位控制1如果水位低于設定的最低水位，系統(tǒng)檢測到之后自動注水，直到水位達到要求的最低水位。然后停止注水，如圖 24 區(qū)間水位控制2所示圖 24 區(qū)間水位控制2當前水位高于設定的最高水位，系統(tǒng)自動檢測然后排水，直到水位達到設定的最高值。如圖 25 區(qū)間水位控制3所示圖 25 區(qū)間水位控制3選擇精確水位控制方式，輸入要控制的精確水位。當前水位低于要求的精確水位時，注水，達到精確水位時停止。如圖 26 精確水位控
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