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正文內(nèi)容

基于電容式脈沖測(cè)水位傳感器(參考版)

2025-01-19 13:51本頁(yè)面
  

【正文】 傳感器原理及工程應(yīng)用論文 15 參考文獻(xiàn)[1] 常健生,檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù),北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993[2] 嚴(yán)鐘毫,非電量測(cè)量技術(shù),沈陽(yáng):沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)出版社,1997[3] 黃賢武,傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì),成都:電子科技大學(xué)出版 1997[4] 王化祥,張淑英,傳感器原理及應(yīng)用,天津:天津大學(xué)出版社,1988[5] 張福學(xué),實(shí)用傳感器手冊(cè),北京:電子工業(yè)出版社,1988[6] 張福學(xué),傳感器應(yīng)用及其電路精選,北京:電子工業(yè)出版社,1993[7] 顧德仁,脈沖與數(shù)字電路(上冊(cè)) ,成都:人民教育出版社,1983[8] 劉桂軍,于文江,多級(jí)變介電常數(shù)電容式液位測(cè)量變送器的研究[9] 王福瑞,單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全,北京:北京航空航天大學(xué)出版社[10] 康華光,鄒壽彬,電子技術(shù)基礎(chǔ)(Ⅳ) ,北京:高等教育出版社,2022[11] 陳永甫,新編 555 集成電路應(yīng)用 800 例,北京:電子工業(yè)出版社,2022傳感器原理及工程應(yīng)用論文 16 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)傳感器原理及工程應(yīng)用論文成績(jī)單院系 信息技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化入學(xué)時(shí)間 20220828學(xué)號(hào) 20224073525 學(xué)生姓名 余剛 班 級(jí) 電氣(5)班論文(設(shè)計(jì))題目 基于電容式脈沖測(cè)水位傳感器指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 評(píng)閱人簽名 年 月 日答辯小組評(píng)語(yǔ) 答辯小組負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日指導(dǎo)教師 評(píng)閱人 答辯小組 平均分 五級(jí)制等級(jí)評(píng)分備注:本成績(jī)單一式二份,一份裝訂在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中,一份入學(xué)生學(xué)籍檔案。? 水位監(jiān)控系統(tǒng)電容傳感器的電原理結(jié)構(gòu)決定必須有作為地線的一根裸線直接插入水中,形成水位儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的地線直接與大地連接,這種接地方法對(duì)抵御電閃、雷擊起著致關(guān)重要的作用,大大降低了現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)頻率,提高了系統(tǒng)的可靠性。令采用微處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)c/T—T/h的轉(zhuǎn)換、計(jì)算、儲(chǔ)存,確保遙測(cè)的快速性、準(zhǔn)確性。? 在設(shè)計(jì)上研究實(shí)現(xiàn)三無(wú)一免:無(wú)源、無(wú)變送器、無(wú)模擬量、免維護(hù),有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化物位傳輸,取代現(xiàn)行的模擬量傳輸,剔除現(xiàn)場(chǎng)的變送器,安全、可靠、有效地解決干擾問(wèn)題,拓寬使用環(huán)境,提高可靠性和檢測(cè)精度。其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上打破了國(guó)內(nèi)外延續(xù)多年的傳統(tǒng)自動(dòng)控制模式,是一種與現(xiàn)行國(guó)內(nèi)外普遍采用的(如Ⅲ型表)以4~20mA或l~5V模擬信息進(jìn)行變送輸出且遠(yuǎn)傳的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相悖的一種工業(yè)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)n羽。? 傳感器為兩線制傳感器? 傳感器內(nèi)無(wú)微電子器件,故無(wú)需電源。10%頻率 50HZ177。這種自動(dòng)水位檢測(cè)裝置,突破了傳統(tǒng)的自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字系統(tǒng),徹底摘除了引發(fā)系列隱患的根源—變送器。液位上、下限各對(duì)應(yīng)1個(gè)繼電器。1,也可按住不放,LED 數(shù)值連續(xù)改變。由移位鍵改變LED的設(shè)置數(shù),可以通過(guò)閃爍分辨出來(lái)。每隔 140ms 掃描 1 次鍵盤,讀取鍵值。以上內(nèi)容顯示完成后,開(kāi)始數(shù)據(jù)采集,同時(shí) LED 顯示: P(表示等待) 。使用本機(jī)提供的通信協(xié)議,可經(jīng)過(guò) RS485 總線與本機(jī)進(jìn)行通信。通過(guò)鍵盤掃描子程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置,其后存入 E2PROM。此外系統(tǒng)還設(shè)有 4~20mA輸出和 485 通訊接口兩個(gè)擴(kuò)展口,進(jìn)行點(diǎn)群監(jiān)控和數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)傳。AT89S52 單片機(jī)接到中斷信號(hào)后即可采集到水位數(shù)據(jù),并通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出,驅(qū)動(dòng)LED進(jìn)行數(shù)字顯示并定時(shí)刷新。此時(shí)所傳送的這些數(shù)據(jù)已變成液位高度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),因此對(duì)圖 37 τ H脈寬形成原理圖傳感器原理及工程應(yīng)用論文 11 于計(jì)算機(jī)來(lái)講,這些數(shù)據(jù)是不斷變化的隨機(jī)數(shù)據(jù)。由時(shí)基電路產(chǎn)生的時(shí)基和脈寬為 τ H 的脈沖信號(hào)分別輸入到同一個(gè)兩輸入端與非門,其輸出端即得到與水位高度 H 相對(duì)應(yīng)的串行數(shù)字信息。由于電子計(jì)數(shù)是基于被測(cè)信號(hào)的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行比較而進(jìn)行測(cè)量的,其測(cè)量精度與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間有直接關(guān)系,因而要求時(shí)基電路具有高穩(wěn)定性和多值性。這里選用頻率為 的晶振,分頻器采用具有 14 級(jí)分頻功能的COMS 集成電路 CD4060。時(shí)基電路主要由晶體振蕩器、分頻器組成。在兩線制電路結(jié)構(gòu)中傳感器電容量 CH 與電纜電容 C0。為了方便起見(jiàn),對(duì)于圖 33 的 VC 的波形,將觸發(fā)脈沖作用的起始時(shí)刻 t1 作為時(shí)間起點(diǎn),于是有:VC(0+)=V C(0)=0 (34)根據(jù) RC 電路零狀態(tài)響應(yīng)暫態(tài)過(guò)程的分析,可得電容元件兩端的電壓為: VC(t) =V CC-V CCet/RC=V CC﹙1-e t/RC﹚=V CC(1-e t/τ ) (35)當(dāng) t=t W 時(shí),V C(t)=V C(tW)=2/3V CC,代入上式可求得:圖 33 555 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器傳感器原理及工程應(yīng)用論文 10 VC(tW)=2/3V CC=V CC(1-e tW/τ ) tW=RCIn3≈ (36)此時(shí)所得到的脈沖寬度 tW 是與適時(shí)水位高度的變化相對(duì)應(yīng)的。如果忽略T的飽和壓降,則 VC 從零電平上升到 2/3VCC 的時(shí)間,即為輸出電壓 VO 的脈寬tW。若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號(hào)(V I<1/3VCC),觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn),電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài),V O 輸出高電平,且 BJTT 截止。555 定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 3 個(gè)阻值為 5ΚΩ 電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器、基本 RS 觸發(fā)器、放電 BJT T 以及緩沖器組成。此外,系統(tǒng)可在量程內(nèi)連續(xù)設(shè)定高低水位超限的界定值,并有相應(yīng)的兩個(gè)空接點(diǎn)輸出。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新型自動(dòng)水位測(cè)控系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)如圖 31 所示:從圖 11 和圖 31 的對(duì)比可以看到:新型自動(dòng)水位測(cè)控系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)與 IEC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)不同之處在于摒棄了以標(biāo)準(zhǔn)模擬量進(jìn)行信息遠(yuǎn)傳的變送器,使其在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了根本性的改變,這種在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)摘除變送器的設(shè)計(jì)思路給水位監(jiān)控系統(tǒng)減輕了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和維修壓力,尤其是從根本上剔除了模擬量,實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字水位信息系統(tǒng),對(duì)解決此前一系列自動(dòng)化儀表
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