【導(dǎo)讀】主要用水位傳感器檢測水位，用光纖溫度傳感器來檢測水溫，用六個(gè)控制。循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，用壓力傳感器檢測鍋爐內(nèi)部壓力。并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把這些信號。把這些信號與單片機(jī)中內(nèi)部設(shè)定的值相比，以判斷單片機(jī)是否需。片機(jī)自動(dòng)控制液面的目的。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制易于實(shí)現(xiàn)鍋爐液位、溫度和壓力。維修方便、等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 可以到處使用。最后，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，光電傳感器在價(jià)錢方面可以同用其他技術(shù)制造的傳感器競爭。 4123Ic(mA)20406080100Kr(%)1 21 . 00 . 5 1 . 5 2 . 0i (μ m ) 8 12E e =2 5 00 lx2500lx1500lx1000lx500 lx2500lx1 硅光敏晶體管 2 鍺光敏晶體管攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè) 計(jì) 19 溫度傳感器的設(shè)計(jì) 光電式傳感器來對溫度進(jìn)行測量 因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，經(jīng)久耐用，使用范圍廣等特點(diǎn)。 由 上節(jié)了解到了光電式傳感器 ,光電式溫度傳感器是利 用導(dǎo)光管為感溫器件，能使所接受的信息比較真實(shí)地輻射出來。光電式傳感器利用爐溫的光輻射，通過導(dǎo)光管進(jìn)入，經(jīng)聚焦照射在敏感元件上，光敏元件在光的照射下，便產(chǎn)生光電流，其強(qiáng)弱隨著爐溫的增高或下降而變化，在通過 LED 的顯示判斷是否實(shí)行報(bào)警。由于有導(dǎo)光管保護(hù)而不受光路污染，從而達(dá)到高精度、高靈敏度。 正常的爐膛內(nèi)的溫度能夠確保鍋爐安全的使用 ,鍋爐的設(shè)計(jì)工作溫度一般低于 90176。C ，工作壓力小于 (絕對壓力 )，屬真空容器，在正常運(yùn)行時(shí)絕無汽爆的可能，本設(shè)計(jì)選用的是高靈敏度的溫度傳感器 :光電溫度傳感器 ,與鍋爐控制器相 連，當(dāng)熱媒水溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，燃油、燃?xì)忮仩t的燃燒裝置就自動(dòng)停止一切輸出，燃煤鍋爐就會(huì)報(bào)警提醒操作人員，限制鍋爐的燃燒強(qiáng)度。 我采用的器件是光電耦合器件 ,它是利用發(fā)光元件與光敏元件封裝為一體而構(gòu)成電光 電轉(zhuǎn)換的器件 ,加到發(fā)光器件上的電信號為耦合器的輸入信號 ,接收器件的輸出信號為耦合器的輸出信號。當(dāng)有信號電壓加到光電耦合器的輸入端時(shí) ,放光器放光 ,光敏器受光照而產(chǎn)生光電流 ,使出端產(chǎn)生相應(yīng)的的電信號 ,從而實(shí)現(xiàn)了電 光 電的傳輸和轉(zhuǎn)換。 光電耦合器采用密封管殼 ,不受外界光的干擾 ,具有其穩(wěn)定性 ,同時(shí)器件利用光作為信號傳輸介質(zhì) ,輸入端和輸出端之間在電氣上是完全絕緣的。抗電磁干擾能力也很強(qiáng) ,諸多優(yōu)點(diǎn)讓我選擇它作為鍋爐爐膛內(nèi)的溫度檢測元件 ,下圖為光電耦合器傳輸隔離示意圖 : 圖 傳輸隔離電路圖 壓電式傳感器的設(shè)計(jì) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eA1D a t e : 1 9 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : E : \ 曹德寶 \ 2 2\ B a c k up of 1 1. S c h D r a w n B y : U1 U?O P T O I S O 1 R?R E S 2 + V C C 2+ V C C 1 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè)計(jì) 20 對 鍋爐 壓力進(jìn)行測量 ,采用的是壓電式傳感器來對壓力進(jìn)行檢測 , 可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效 應(yīng)。 壓電效應(yīng)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(yīng) 。 對于壓電陶瓷，通常取它的極化方向?yàn)?Z軸。當(dāng)壓電陶瓷在沿極化方向受力時(shí)，則在垂直于 Z 軸的表面上將會(huì)出現(xiàn)電荷，其電荷量 q 與作用力 F 成正比，即 q=dzzF 式中， dzz 為縱向壓電系數(shù)。 ( 2 8 )XXZ Y Z XYYAAq d F d F? ? ? ? ? 式中， AX為極化面面積； AY為受力面面積。 壓電陶瓷在受到如圖 214 所示的作用力 F 時(shí)，在垂直于 Z 軸的上下平面上分別出正、負(fù)電荷，即 a b 圖 壓電陶瓷的壓電原理 壓電式傳感器的測量電路 ① 等效電路 壓電傳感器在受外力作用時(shí)，在兩個(gè)電極表面將要聚集電荷，且電荷量相等，極性相反。其電容量為 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。 可以把壓電式傳感器等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)的 電荷源，如圖 所示 + + + + + + + + + 式（ ） 式（ ） 式（ ） 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè) 計(jì) 21 圖 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(shí)，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。圖 畫出了壓電傳感器完整的等效電路 圖 壓電傳感器的等效電路 ② 基本測量電路 壓電傳感器 的測量電路要求前級輸入端需要有足夠高的阻抗 要 。 前置放大器有兩個(gè)作用：一是把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；二是把傳感器的微弱信號進(jìn)行放大。 采用的是 電荷放大電路。 電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。圖 是電荷放大器連接的等效電路。 圖 電荷放大器等效電路 如果忽略電阻 Ra、 Ri及 Rf 的影響，則輸入到放大器的電荷量為 式中， A 為開環(huán)放大系數(shù)。所以有 故放大器的輸出電壓為 當(dāng) A1，而 (1+A)Cf時(shí)，放大器輸出電壓可以表示為 Q C au a = Q/C a u 0C au a = Q/C aQ C a C c C iR a R i QC aC c C iR a R iQ C a C c C iR a R iC fR fN0000( ) ( ) ( 1 )f i f f fUUQ U U C U C A CAA? ? ? ? ? ? ? ?0 0 0( ) [ ( 1 ) ] ( 1 )i c a f fU U UC C C Q A C Q A CA A A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 (1 )i c a fAQU C C C A C?? ? ? ? ?式（ ） 式（ ） 式（ ） 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 傳感器的選擇設(shè)計(jì) 22 由式中可以看出，由于引入了電容負(fù)反饋，電荷放大器的輸出電壓 只 與傳感器產(chǎn)生的電荷量及放大器的反饋電容有關(guān)。電荷放大器的靈敏度為 放大器的輸出靈敏度是采用切換運(yùn)算放大器負(fù)反饋電容 Cf 的辦法來調(diào)節(jié)靈敏度的。Cf 越小則放大器的靈敏度越高。 0 1fUK QC? ??0 fQU C??式（ ） 式（ ） 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 23 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 下圖為軟件設(shè)計(jì)流程圖 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 該系統(tǒng)硬件系統(tǒng)完全，但系統(tǒng)的運(yùn)算與控制必須靠軟件支持，本控制系統(tǒng)采用的是水泵開關(guān)的 控制，由于模糊控制量的求取是采用查表法， 通過控制水泵的開關(guān)來控制鍋爐水位的增減，由傳感器的測量反饋來進(jìn)行控制水泵的運(yùn)行狀態(tài)。 因此軟件程序較簡單，整個(gè)軟件部分分為以下幾個(gè)部分。 單片機(jī)源程序 ORG 0000H AJMP MAIN 補(bǔ)水泵 1 有故障嗎？ 水位下限水位嗎？ 開啟補(bǔ)水泵 1 進(jìn)行補(bǔ)水 水位檢測 Y N N 補(bǔ)水泵 2 工作 Y 開始 返回 檢測水位為上限水位嗎？ 補(bǔ)水泵 1 停止補(bǔ)水 Y N 檢測水位為上限水位嗎？ 補(bǔ)水泵 2 停 止補(bǔ)水 Y N 故障報(bào)警 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 24 ORG 0003h AJMP MAIN ORG 000bh AJMP MAIN ORG 0013h AJMP MAIN ORG 001bh AJMP MAIN ORG 0023H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN： CLR MOV p0， 0ffh ACALL QL； MOV 3BH， 95 MAIN1： MOV 3bh， 95 ACALL SHUICPM ； 水位檢測子程序 ACALL BAOJING ； 報(bào)警子程序 ACALL DELAY2 AJMP MAIN1。 BBB1: MOV A， 37H ADD A， 10 CLR C SUBB A， 3BH JNC OK2； CLR ； MOV A， 37H ADD A， 20 CLR C SUBB A， 3BH JNC OK2 CLR ； SETB RET 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 25 ok2: CLR RET 水位檢測主程序 這是程序運(yùn)行的主要程序段，主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng) ADC0809 轉(zhuǎn)換器，并從 A/D 轉(zhuǎn)換器采集信號， SHUICPM:MOV A， P1 ANL A， 0FH MOV 30H， 0FH ； 00001111 CJNE A， 30H， AAA1 SETB SETB ； set b 水位狀態(tài)標(biāo)志位 AJMP OUT2 AAA1: MOV 30H， 0EH； 00001110 CJNE A， 30H， AAA2 SETB CLR AJMP OUT2 AAA2: MOV 30H， 0CH； 00001100 CJNE A， 30H， AAA3 CLR CLR AJMP OUT2 AAA3: MOV 30H， 08H ； 00001000 CJNE A， 30H， AAA4 CLR