基于傳感器的鍋爐液位控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-07-15 17:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。由于PN結阻擋層的限制，在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復合。，而當給PN結加以正向電壓時，溝區(qū)導帶中的電子則可逃過PN結的勢壘進入到P區(qū)一側。于是在PN結附近稍偏于P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時，便產(chǎn)生發(fā)光復合。這種發(fā)光復合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度Eg。本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來表示不同的情況。即紅燈亮，他兩燈不亮表示是鍋爐達到上限極限水位，；綠燈亮，其他兩燈不亮表示鍋爐內(nèi)壓力過高，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過高與設定值時發(fā)出報警；黃燈發(fā)亮，其他兩燈不亮為鍋爐內(nèi)壓力過低，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過低與設定值時發(fā)出報警，三燈閃爍表示循環(huán)泵故障報警，當循環(huán)泵開啟后，出水與回水溫度的差值很大，認為循環(huán)泵故障，報警系統(tǒng)報警。圖3 光報警電路的原理圖此電路采用的是共陽極的，所以只有當單片機給發(fā)光二極管為低電平時才能推動發(fā)光二極管點亮。其中R1R1R16為上拉電阻起限壓控流作 傳感器的選擇設計在本設計中,傳感器的選擇是非常重要的,傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,它通常由敏感元件和轉換元件組成,它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng),對檢測精確度起著重要的作用。本設計主要采用的是電容式傳感器、光電式傳感器和壓電式傳感器來對液位、溫度和壓力進行檢測,在把檢測的電信號通過ADC0809入到單片機進行分析,在由LED進行顯示和鍵盤控制,實行對液位、溫度和壓力的報警。 液位傳感器的設計我設計的液位傳感器主要是由高亮二極管和光敏三極管所組成的設備。水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個不同的位置，、實時對鍋爐里的水位進行檢測。當水位到達某一光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出高電平；當水位低于此光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。 壓電式傳感器的設計因為要對壓力過大或壓力不夠?qū)嵭袌缶?所以要對壓力進行測量,我采用的是壓電式傳感器來對壓力進行檢測,壓電式傳感器是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應為轉換原理的傳感器壓電式傳感器具有體積小、重量輕、頻帶寬、靈敏度高等優(yōu)點。近年來壓電測試技術發(fā)展迅速，特別是電子技術的迅速發(fā)展，使壓電式傳感器的應用越來越廣泛。 壓電效應和陶瓷壓電式傳感器選取壓電式傳感器的基本原理是物質(zhì)的壓電效應。壓電效應是某些晶體，在一定方向受到外力作用時，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應的在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力作用除去時，又恢復到不帶電狀態(tài)。當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。具有壓電效應的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導體等。它可以測量最終能變換為力的各種物理量，例如力、壓力、加速度等。我采用的是壓電陶瓷是一種多晶鐵電體，它是具有電疇結構的壓電材料。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，它有一定的極化方向。在無外電場作用時，各個電疇在晶體中無規(guī)則排列，它們的極化效應互相抵消。因此，在原始狀態(tài)壓電陶瓷呈現(xiàn)中性，不具有壓電效應。當在一定的溫度條件下，對壓電陶瓷進行極化處理，即以強電場使電疇規(guī)則排列，這時壓電陶瓷就具有了壓電性，在極化電場去除后，電疇基本上保持不變，留下了很強的剩余極化。1)等效電路 壓電傳感器在受外力作用時，在兩個電極表面將要聚集電荷，且電荷量相等，極性相反。這時它相當于一個以壓電材料為電介質(zhì)的電容器，其電容量為 （21） 式中，ε0為真空介電常數(shù)：ε為壓電材料的相對介電常數(shù)；h為壓電元件的厚度；A為壓電元件極板面積。因此可以把壓電式傳感器等效成一個與電容相并聯(lián)的電荷源，如圖3所示 圖4 壓電式傳感器并聯(lián)電荷源 壓電傳感器與測量儀表聯(lián)接時，還必須考慮電纜電容CC，放大器的輸入電阻Ri和輸入電容Ci以及傳感器的泄漏電阻Ra。 2)基本測量電路 壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出的信號微弱，因此一般不能直接顯示和記錄。QCaCcCiRaRiCfRfN壓電傳感器要求測量電路的前級輸入端要有足夠高的阻抗，這樣才能防止電荷迅速泄漏而使測量誤差變大。壓電傳感器的前置放大器有兩個
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