水位传感器.doc

本设计所用到的传感器，包括测水位的传感器与测水温的传感器，分别作如下介绍：（1）水位传感器：它的结构图如下：说明：结构图中的电阻外表面均不与水直接接触，但分别与a、b、c、d 良好接触，a、b、c、d用于感知水位。硬件图中HD74HC04P是一个六反向器，管脚如下图所示：它在本设计中用于接成环形振荡器。选择合适电容、电阻值时，环形振荡器就能根据每次传感器的阻值产生相应特定周期的方波。 其中为水位传感器的电阻值由传感器的结构图可看出：当水位未达到a时，即hA时、这时传感器的总阻值为4R，对应，系统处于缺水状态。当ahB时，传感器电阻阻值为3R，对应，系统处于20%水位。当bhC时，传感器电阻阻值为2R，对应，系统处于50%水位。当chD时，传感器电阻阻值为R，对应，系统处于80%水位。当h=d时，传感器电阻阻值为0，对应，系统处于100%水位。其中，环形振荡器产生的方波周期T（或f）可通过单片机P87LPC744BN的两个定时/计数器（T0、T1）来确定，T1用来计数，T0用来定时。所以，水位传感器测水位的基本原理如下： （m为T1的计数值，为T0的定时值）。（2）水温传感器本设计可选选用具有负温度系数的热敏电阻来测水温，热敏电阻与普通电阻不同，它具有负的温度特性，当温度升高时，电阻值减小，它的应用是为了感知温度。现选用MF51型直热式负温度系数热敏电阻，它的技术特性如下：型号标称电阻（）材料常数（）温度系数（）使用温度范围MF5115K33003.755+300520K36004.02080K39004.380100K43004.7它能满足本设计的测量灵敏度要求和2%的测量精度要求，性价比较高。测量原理：与水位传感器一样，在设定好合适的参数（R1、R2、Rs、C）后，对应每个热敏电阻阻值，环形振荡器便能产生一个特定周期的矩形波。 T可通过单片机的T0外部计数和T1内部定时的方式确定。故 然后通过下列公式求温度： 其中 -被测温度-与热敏电阻特性有关的参数-与热敏电阻特性有关的系数-热敏电阻阻值以上计算均可由软件编程实现，把计算出的温度转化成BCD码，然后再存放于显示缓冲区中，执行相应的功能程序。3.1 水位自记仪根椐三峡坝区的地形及环境条件、水流条件，以及根据水位自记仪的适应性能及便于仪器安装、维护和迁移的特点，所有水位仪器设备全部选用压阻式水位自记仪。 水位计测量原理是：被测水位在固定（高程、位置）的压力传感器感压膜片上形成相应的水压强，由压力传感器的感压膜片感生出相应电压，经传感器内部的V/A变送器，压力传感器中同时测出水温并自动补偿，输出不受水温、大气压强等因素影响的420mA的水位模拟信号，由双芯屏蔽电缆连接到水位仪输入端，经A/D转换，单片机进行去伪、除波等处理得出所测的水位。再进行显示、存储、传输等。工作原理框图如图3。图2 三峡水位自动测报系统设备构成及水情信息流程框图水位仪主要功能：能定时自动测量（560分钟可设）、自动定时发报、固态存储、显示、键盘操作、时间、水位、测量间隔、数字电台电源控制及发报段次等参数的修改、控制中心遥控、水位查询和传输等。表2 压阻式水位仪主要技术指标水位分辨力1cm精度等级0.2级电源电压DC (12+12)V，低功耗传感器12V量程020m，040m固态存储容量32K适应最大水位变率60cm/min计时误差2min/month工作环境温度-550压力传感器选用中美麦克传感器有限公司和先行测控系统有限公司的产品。水位报警器【制作方法】1底座：取两块301508厘米3的木板为上下底板，中间支柱高为30厘米。2水位器：下底板的左边为水位器，A为危险水位，用一直角形铁丝连接，右端固定在支柱上，焊一触点C为危险水位触点。B是一浮子，用一根如图所示的铁丝连接，铁丝的右边插入两个铁皮圈内，铁丝可以在铁皮圈内活动。铁丝的下端，通过一段软导线与电源插头相接。在铁丝右直角顶端处焊一触点D，当浮子B上升时可以使触点D与触点C相接触接通电磁铁电路。3指示灯：在上底板的右边安有红、绿灯。绿灯为安全水位指示灯，红灯为危险水位指示灯。线路安装如图19105所示。【使用方法】接通电路，当水位在安全水位时，C、D触点不相接触，绿灯亮。当向水位器中注水，水位逐渐上涨，浮子B带着铁丝上升，当D、C触点相接触时，浮子B与A相平，电磁铁电路接通而吸引衔铁，O点接触B，绿灯熄灭红灯亮，这时水位已到达危险区。若用吸管吸去水位器中的一部分水，B浮子下落C、D分开，衔铁右端的触点O又与A吻合，红灯熄灭绿灯亮。这时水位恢复正常。【制作方法】整个装置如图19106所示。1上底板的左边安上单线圈的电磁继电器，当衔铁被电磁铁吸引时触点D可以与触点E相接触接通报警器电路。2下底板左边的水位器浮子A支撑着支架K，当浮子A上升时可以支着K上升，使B端与C处的两个触点相接触。3上底板的右端装一安全指示灯，下面是报警器。【使用方法】上底板左右两边接通电