輸液滴速測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-27 09:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸入光波長(zhǎng)的選擇當(dāng)使用光電傳感器時(shí)，要注意發(fā)射器與接收器的波長(zhǎng)敏感范圍。與被測(cè)量無(wú)關(guān)的光信號(hào)很多，如果接收器可接收到范圍很寬的光線，那么無(wú)關(guān)的光線也很容易被接收到。影響測(cè)量精度。因此一定要選擇適合范圍的波長(zhǎng)的光的傳感器，減少外界的影響。 頻率響應(yīng)特性要想保持不失真的測(cè)量條件，就必須在允許頻率范圍內(nèi)，但在實(shí)際中，傳感器的響應(yīng)必然會(huì)出現(xiàn)一定延遲的現(xiàn)象，由于液滴的下落是一個(gè)很慢的過(guò)程，于是延遲時(shí)間越短越好，這樣對(duì)于傳感器頻率要求就要很低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量期間，所需傳感器的頻率響應(yīng)特性必須根據(jù)實(shí)際信號(hào)的情況來(lái)確定，防止產(chǎn)生太大的誤差。 穩(wěn)定性所謂穩(wěn)定性就是指?jìng)鞲衅魇褂靡欢螘r(shí)間后，其性能保持不變化的能力。除了傳感器結(jié)構(gòu)本身影響穩(wěn)定性外，其主要的原因是使用環(huán)境。因此，最不容忽視的就是該傳感器要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力。根據(jù)使用環(huán)境的具體情況，選取適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。本設(shè)計(jì)的使用環(huán)境非常好，所以穩(wěn)定性要求比較容易滿足。 精度精度是整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高就越貴，所以，只要能夠滿足測(cè)量系統(tǒng)精度要求的傳感器就可以。這樣就可以選擇一個(gè)適合的相對(duì)廉價(jià)的傳感器。 傳感器的選用在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)于測(cè)量方法和傳感器的選用有很多種方法，在選擇傳感器時(shí)，根據(jù)對(duì)傳感器的各方面分析，選取了適合本設(shè)計(jì)的紅外傳感器。紅外傳感器的種類多種多樣。所以必須采用一個(gè)最佳方案[5]。根據(jù)本設(shè)計(jì)任務(wù)要求，需要設(shè)計(jì)一個(gè)成本低，操作簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，并且是不接觸式的液滴測(cè)量?jī)x等。所以根據(jù)要求和各方面的考慮，決定用紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)。隨著光敏三極管接收到不同強(qiáng)度的光，就會(huì)產(chǎn)生不同的電流，再進(jìn)行整合成高低電平，通過(guò)輸出端輸出，是否有液滴滴落就可以根據(jù)高低電平來(lái)判斷，液體點(diǎn)滴速度就可以通過(guò)相鄰點(diǎn)滴時(shí)間間隔來(lái)確定。該方案操作簡(jiǎn)單，成本低廉，電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，對(duì)無(wú)關(guān)光線的抗干擾能力強(qiáng)，因此采用紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)。 傳感器的幾何光學(xué)分析紅外發(fā)光二極管與光敏三極管有不同的安裝方法，對(duì)檢測(cè)結(jié)果就有不同的影響，所以必須對(duì)傳感器進(jìn)行幾何光學(xué)分析。要想達(dá)到檢測(cè)輸液速度的目的，就必須有合理的安裝位置，否則就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)失敗。通過(guò)對(duì)紅外發(fā)光二極管與光敏三極管之間的中心線與下落液滴的相對(duì)位置分析，可以得出一個(gè)適合紅外發(fā)光二極管與光敏三極管檢測(cè)的位置。通過(guò)對(duì)大眾藥液的折射率的范圍分析。該系統(tǒng)主要由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管構(gòu)成。隨著光敏三極管接收到不同強(qiáng)度的光，就會(huì)產(chǎn)生不同的電流， 通過(guò)CD4093整合成高低電平進(jìn)行輸出。 傳感器滴數(shù)檢測(cè)電路，由一對(duì)發(fā)射器、接收管的電路組成的傳感器滴數(shù)檢測(cè)電路，主要是由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。當(dāng)沒(méi)有液滴落下時(shí)，接收管可以接收到光線強(qiáng)度正常的光線。當(dāng)有液滴落下時(shí)，紅外光會(huì)發(fā)生漫反射，液滴吸收光線并且會(huì)產(chǎn)生一定的散射作用，導(dǎo)致光線強(qiáng)度發(fā)生減弱變化。接收管接信號(hào)將其經(jīng)過(guò)整形，送到單片機(jī)的計(jì)數(shù)器T0，如此就能檢測(cè)到液滴的滴數(shù)[6]。 傳感器檢測(cè)電路4 發(fā)射器與接收器 紅外發(fā)光二極管首先根據(jù)紅外發(fā)光二極管的特性曲線，確定正常工作時(shí)二極管的正向電壓，以及發(fā)光波長(zhǎng)和工作電流等[7]。，左圖是正向伏安特性曲線，而右圖是發(fā)射光譜特性曲線。通過(guò)左圖可以得出，當(dāng)正向電壓小于1V時(shí)，正向電流約等于零，幾乎沒(méi)有變化；當(dāng)正向電壓大于1V時(shí)，正向電流發(fā)生了很大的變化，隨著電壓的增大急劇增大。，紅外二極管可以正常工作。通過(guò)右圖曲線可以看出，，這將成為選擇光敏三極管的重要依據(jù)。 發(fā)光二極管特性曲線圖 光敏三極管如下圖所示，1腳為發(fā)射極，2腳為基極，3腳為集電極。光敏三極管由這三個(gè)引腳構(gòu)成。外界環(huán)境對(duì)光敏三極管有著很大的影響。當(dāng)周圍光線增強(qiáng)、溫度升高時(shí)，光電流也會(huì)隨之增強(qiáng)。從而可見(jiàn)，光線和溫度對(duì)光敏三極管有很大的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須避免這樣的影響，不能由于環(huán)境而影響結(jié)果。5 電路參數(shù)的計(jì)算，當(dāng)發(fā)射器與接收器之間沒(méi)有液滴滴下時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光可以正常的吧被接收器收到，這時(shí)輸出端會(huì)產(chǎn)生高電平信號(hào)。當(dāng)發(fā)射器與接收器之間有液滴滴下時(shí)，發(fā)射器發(fā)出的光被液滴遮住，接收器不能接受到強(qiáng)烈的光信號(hào)，輸出端產(chǎn)生低電平信號(hào)。通過(guò)信號(hào)整形，將產(chǎn)生的高低電平信號(hào)送入單片機(jī)。 通過(guò)事先設(shè)定的程序算法計(jì)算出液體滴落的速度，實(shí)現(xiàn)滴速的檢測(cè)。，選取合適的紅外發(fā)光二極管，確定紅外發(fā)光二極管的正向壓降最大正向電流，于是根據(jù)電源電壓，就可以算出電阻,。 （）式中：：電源電壓 ：正向壓降( ) ：最大正向電流當(dāng)選定適合的光敏三極管后，就可以知道三極管的發(fā)射和極集電極間的飽和電壓、集電極電流。 （） 式中：：電源電壓 ：光敏三極管集電極與發(fā)射極間的飽和電壓 ：光敏三極管集電極電流當(dāng)選定合適的三極管9014后。 （）式中：：電源電壓 ：9014集電極與發(fā)射極間的飽和電壓 ：9014集電極電流通過(guò)選定合適的的三極管9014。 （）式中：：9014基極發(fā)射極飽和壓降 ：9014電流放大倍數(shù)額定值 ：9014集電極電流根據(jù)以上電路值計(jì)算，來(lái)設(shè)計(jì)傳感器檢測(cè)電路。6 單片機(jī)的選擇 現(xiàn)有主流單片機(jī)的概述單片機(jī)產(chǎn)品多種多樣，目前市場(chǎng)上多達(dá)70 多個(gè)系列，500多個(gè)品種其中。那些廠家定制的專用單片機(jī)、針對(duì)專門(mén)業(yè)務(wù)和專門(mén)市場(chǎng)的單片機(jī)品種還沒(méi)有包括在內(nèi)[8]。Intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出了MCS 51系列單片機(jī)，并且很快就得到全世界的認(rèn)同，廣泛的推廣應(yīng)用。通過(guò)對(duì)Intel公司的MCS51系列和MCS51兼容的微控制器系列研究，ATMEL公司生產(chǎn)出了89系列單片機(jī)。最早由Intel公司推出的8051/31類單片機(jī)也是世界上用量最大的幾種單片機(jī)之一。在Intel公司將80C51對(duì)外開(kāi)放后，將使用權(quán)通過(guò)專利互換將其出讓給世界上許多著名的生產(chǎn)商。一些公司發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)不同測(cè)控對(duì)象將其要求的外圍電路與80C51單片機(jī)進(jìn)行兼容，如A/D、PWM、HSL/HSO、I2C、WDT、Flash ROM等，開(kāi)發(fā)出功能多種多樣的的新品種。這樣80C51單片機(jī)就成為了眾多廠家所支持和發(fā)展的單片機(jī)，統(tǒng)稱為80C51系列單片機(jī)80C51在市場(chǎng)上成為8位單片機(jī)的主流，這已是客觀事實(shí)，實(shí)際上已成為了事實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。 單片機(jī)的選用本檢測(cè)儀對(duì)數(shù)據(jù)處理速度沒(méi)有很高的要求，則采用由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的8位AT89C51單片機(jī)即可。AT89C51內(nèi)含4kb的可擦只讀程序存儲(chǔ)器和128b的隨機(jī)存儲(chǔ)器，是由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的一種低電壓、高性能8位單片機(jī)。器件兼容MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)單元與通用8位中央處理器。 主要性能（1）與MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 （2）4K字節(jié)可重擦寫(xiě)FLASH閃速存儲(chǔ)器。 （3）1000字擦寫(xiě)周期。（4）全靜態(tài)工作：0Hz至24MHz。（5）3
化學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1