自动化工程及实践

1、专艇又学大孝HEFEI UNIVERSITY QF TECHNOLOGY自动化技术及工程实践项目名称基于电容式传感器的水位控制技术项目负责人项目组成员指导教师所在院系机械工程学院专业年级起止时 间2016/4-2016/5一.项目研究背景在生产领域中，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。在生活领域中，供水方式过去一般是通过人工来实现控制，容易造成对水资源的浪费， 所以现在人们越来越关注水资源的问题。目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统，水位控制可以有多种实现 方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制、传感器控制等。介于实际与

2、简单 考虑，我们决定采用传感器控制。二.项目研究内容1.初步方案 机械控制图1-1如图1-1所以的系统，水箱的输出流量和输入流量之差决定了水箱的水位变化， 水位的高低决定了浮球的位置，浮球的位置通过杠杆机构对应的阀门的开启大小, 阀门开启的大小决定了输入流量，使之补偿输出流量，最终水位保持一个定值。 其职能方块图如图1-2。优点：结构简单，成本低廉。缺点：精度低，稳定性差，误差大，寿命短，有机械延迟2.改进方案水源匚二液压泵换向阀图1-3(1).基本原理分析：如图1-3所示，通过液压泵向目标水箱里注入水， 通过传 感器来感应水位的变化，把水位的变化转化为电信号，再通过一个转换电路传递 给二位二

3、通电磁换向阀，换向阀接收到信号，控制液压泵的打开与闭合，从而达 到水位控制的目的。流程方框图如图 1-4液压泵换向阀水箱实际水位传感器 *图1-4(2)自动化程度：初级自动化，即单片机自动化。(3)具体问题：水箱参数：800X 1000的一个圆筒，壁厚为8,材料为普通碳素钢板及 型钢，且在水箱的底部设有出水口。定量液压泵：齿轮泵主要性能参数额定压力2.5MP排量40mL/r理论流量60L/min容积效率0.95总效率0.9非接触式超声波液位控制器LVCN7008列(液位传感器)LVGN704LVCNZaS (Si de View)S-N-pSL- HE- -EB-后烹6 L规格Rjinze;L

4、VC?i7U47 r 1c 45 cm to 1.2ms)I .VCKTIW- 4 m 4 (10 m ic 3bi) LVO716; 岫1后才(10 m la 5 in|i LVCM26: r io 211 Z(Mt E tn KmiRepiUbikty:H25，b mm)AU|Kiibiliiy.fJHlKT 闻甑HysuiesisLVC7lM/?W 11,2 cm | n?k set pointLVCS7l6/72jingle %t 寓HrMPcwi * iJih.2 (5 vhq d4.L.VCMlft/7267 3*(7.ft g) d地Dead ban亡LVC57tt4： 2B (

5、5 cm|LVC?s726l r *20 |LEP i WkLiufk；Pi电匚q rdmjh。C?鼻 Ie31aMic 置larpet, pu5 butlonMeqtjt:Ncm-nLatik*t!Lipply VHlLnor-AC：VACDC: I2-2H VDC Uptioml)CrnumptHJii；AC. 20 waJS Ets%UC: 900 mA 5 24 VDC( ptiawihConLajd type:(1) SPDI rdaysCo mad raring,6rli VAConucl 1吧已Smdc |inc ulirrt Two pnuil. Imhii修 m out oi

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7、larm工作原理:用途：达到警戒水位(预设值)，自动报警电容式液位传感器如图所示是一种电容液位计的原理图。在被测介质中放入两个同心圆柱状极板1和2.若容器内介质的介电常数为8 ?,容器介质上面气体的介电常数为8 ?,当容器内液面变化时，两极板的电容 C就会发生变化。容器内是导电液体（电极板绝缘），容器中液体介质浸没电极1和2的高度为h?,这时总的电容C等于气体介质间的电容量和液面介质间电容量之和。?-? ? A Bay气体介质间的电容量C?为ln(? ln(?= 液体介质间的电容量C为?=ln（?式子中h 电极总长度，h=h+hR , r 两个同心圆电极半径因此，总电容量为：一? ?.? ?

8、?C=?F ?=? ? +- ln(? ln(? ?-? ?(?(?令 A=?M? ?-? ?K= In (? ?则式中可以写成C=A+K?则式中表明传感器电容量C与液位高度h?成线性关系用途：达到预定水位后，发出信号，进过信号处理后传递给换向阀，从而控制 液压泵的开关，达到调节水位的目的。优点：L测量范围大.灵敏度高.动态响应时间段.机械损失小.结构简单，适应性强缺点：L寄生电容影响大.输出阻抗高，负载能电容传感器的测量电路：电桥输出为交流信号，故不能直接判断输入传感器信号的极性。只有将电桥输 出信号经交流放大后，再采用相敏检波电路和低通滤波器，最后才能得到反映输 入信号极性的输出信号。尚频电源电磁换向阀：通用型二位二通常开型电磁换向阀50/51换向阀参数J商Peter paul产品型号50/51接口尺寸1/8 NPN工作压差 (PSI)0-400流量值 (CV0.02-0.15外形尺寸(高X宽)2.95X1.13功率(W8.5换向阀原理图人机接口按钮：刀开关 QG(4)功能：1,定量水位控制2.警戒水位报警3,手动点控4,过载保护与短路保护(4)系统评估：优点：精度高，稳定性好，误差小，寿命长。缺点：价格昂贵，对于安装与维修有一定的技术要求。(5)保质期：1年三、项目总结通过这次课程设计，我们把机电传动控制，液压与气压传动，传感器等方面的 知识融汇到了一起，提高了专业素养与