产品资料 您现在的位置:产品资料
产品[

超声波液位计的设计

]资料
如果您对该产品感兴趣的话,可以 sendmsg
产品名称: 超声波液位计的设计
产品型号:
产品厂商: 华陆
产品文档: 无相关文档
简单介绍
    

超声波液位计的设计,采用了ADC0804组成转换电路,A/D转换电路与微处理器的连接电路,A/D转换电路与微处理器的连接电路ADC0804电压输入与数字输出关系如表所示。ADC0804电压输入与数字输出关系表例:VIN=3V,由上表可知:2.880+0.120=3V,即ADC0804的输出应为10010110B=96H。3.2.3 显示电路设计液位计显示电路见图。液位计显示电路3.2.4 远距离通讯电路设计与其它的串行通信标准相比,在远程通信方面RS-485标准有很明显的优势。RS-485电路由发送器,平衡连接电缆,电缆终端负载和接收器组成,它通过平衡发送器把逻辑电平变换成电位差,完成始端的信息传送;通过差动接收器,把电位差变成逻辑电平,实现终端的信息接收。

超声波液位计的设计 的详细介绍

超声波液位计的设计,采用了ADC0804组成转换电路,A/D转换电路与微处理器的连接电路,A/D转换电路与微处理器的连接电路ADC0804电压输入与数字输出关系如表2所示。表2 ADC0804电压输入与数字输出关系表例:VIN=3V,由上表可知:2.880+0.120=3V,即ADC0804的输出应为10010110B=96H。3.2.3 显示电路设计液位计显示电路见图,液位计显示电路3.2.4 远距离通讯电路设计与其它的串行通信标准相比,在远程通信方面RS-485标准有很明显的优势。RS-485电路由发送器,平衡连接电缆,电缆终端负载和接收器组成,它通过平衡发送器把逻辑电平变换成电位差,完成始端的信息传送;通过差动接收器,把电位差变成逻辑电平,实现终端的信息接收。

                                         

基于8051单片机超声波液位计的设计

1 超声波液位计的工作原理
超声波液位计是一种非接触式液体液位测量仪, 可用于测量各种容器或管道内液体的液位高低和流量大小, 也可以用于水渠、水库、江河和湖海水位的测量中, 尤其适用于污水、有腐蚀性的场合, 如城市排水泵站拦污栅前后水位的测量。由于城市污水腐蚀性强, 若采用接触式压力水位计, 必须将传感器探头插入污水中, 探头很快被腐蚀坏, 影响正常的测量。此外, 超声波液位计测量精度高, 安装维护简便, 可以同时测量水位、水位差和流量等, 并具有计算机标准RS-485接口等特点, 因此得到愈来愈广泛的应用。
1.1 超声波
超声波是指频率超过2万Hz即超过人耳听阈高限的声波, 属于机械波。自然界的机械波以频率可分为三大类:次声波、声波和超声波。频率低于20 Hz的波动称为次声;频率在20Hz到20kHz之间的波动称为声波 (音) , 频率在20 kHz以上的波动称为超声。人耳可听到声 (音) , 但听不见次声与超声。一般诊断用超声波频率为1 M~10 MHz, 而*常用的是2.5 M~5 MHz。
超声波具有许多优点。它可在各种不同媒质中传播, 且可传播足够的距离;传播时方向性强, 能量易于集中;超声波与传播媒质的相互作用适中, 易于携带有关超声传播的媒质状态信息或对传播媒质产生效应。作为信息载体及能量形式, 超声波技术与其他电子技术、光学技术等相结合已广泛用于生物医学领域, 并迅速发展。
1.2 液位计
液位计是指对容器中液体高度的变化进行实时连续检测的传感器。此传感器通常输出4~20 ma或1~5 V的标准信号与显示仪表或计算机系统连接, 也可以通过RS-485或现场总线方式与计算系统相连接。通常输出继电器的接点信号或集电极开路信号, 输出信号一般与LED指示灯、报警器 (蜂鸣器) 或通过超声波发射、接收电路、温度测量电路、LED显示由微处理器进行控制。
1.3 测量原理
超声波探头安装在贮存罐正上方, 距地面高度为H0, 如图1所示[1]。
              
                                               图1 测量原理   
由微处理器控制超声波发射电路发出超声波脉冲, 超声波脉冲在空气介质内继续传播到液面, 该脉冲波遇到被测液面 (水面) 后, 经液面反射后再通过空气介质返回到超声波接收探头被接收;微处理器通过记录超声波从发射到接收的往返传播时间t, 根据空气介质中的声速, 就可以计算出从传感器到液面之间的距离:

                                      
式中h为测量距离 (传感器到液面之间的距离) , m;v为空气中的声速, 其近似公式为v=331.45+0.61T, m/s;T为测量时的气温, ℃, 测量距离时需要测量气温来进行对声速的修正。
图1中, 设超声波传感器安装高度为H0 (可在安装传感器时测得) , 则液位高度H可用下式算得:

                                   
2 超声波液位计的系统组成
探头是以80C51为核心, 能完成超声波的发射、接收、超声波传输时间计算等任务。主机和探头间使用RS-485通信协议进行通信。
根据液位测量原理, 超声波液位计的硬件原理框图如图2所示。主要由微处理器部分, 超声波发射、接收电路, 温度测量电路, 显示部分, 远距离通讯部分组成。
                   
                                            图2 系统框   
3 超声波液位计的电路设计
3.1 超声波发射、接收电路设计
                       
                                          图3 超声波发射、接收电路  
测距系统中的超声波发射探头采用UCM40T压电陶瓷传感器, 其工作电压是40 kHz的脉冲信号, 由单片机执行编程来实现。从8051的P1.0端口输出一个40 kHz的脉冲信号, 经过三级管T放大, 驱动超声波发射头UCM40T。接收电路采用与发射头配对的UCM40R, 将超声波调制脉冲变为交变电压信号, 两级放大后加到带有锁定环的音频译码集成块LM567, 利用了LM567接收到与其中心频率相同频率的载波信号后 (8) 脚电压由高变低的特性, 把这个负跳变信号作为外部中断请求信号, 由INT0端送至单片机执行中断[2]。
3.2 温度测量与转换电路设计
3.2.1 温度/电压转换
                        
                                            图4 温度/电压转换电路   
各OPA功能:OPA1为阻抗匹配;OPA2为减2.73 V, (经VR2) 并反相;OPA3为放大5倍并反相。
各温度与3个OPA的输入与输出关系如表1所示。
3.2.2 A/D转换电路
电压为模拟量, 因此必需对其进行A/D转换, 转换为数字信号, 才能送入微处理器8051内进行处理。本设计采用了ADC0804组成转换电路。
                    
                                          表1 温度与3个OPA的输入与输出关系      
A/D转换电路与微处理器的连接电路如图5所示:
                         
                                          图5 A/D转换电路与微处理器的连接电路   
ADC0804电压输入与数字输出关系如表2所示。
                                    
表2 ADC0804电压输入与数字输出关系表     
例:VIN=3V, 由上表可知:2.880+0.120=3V, 即ADC0804的输出应为10010110B=96H。
3.2.3 显示电路设计
液位计显示电路见图6。
                         
                                               图6 液位计显示电路   
3.2.4 远距离通讯电路设计
与其它的串行通信标准相比, 在远程通信方面RS-485标准有很明显的优势。RS-485电路由发送器, 平衡连接电缆, 电缆终端负载和接收器组成, 它通过平衡发送器把逻辑电平变换成电位差, 完成始端的信息传送;通过差动接收器, 把电位差变成逻辑电平, 实现终端的信息接收。
MCS-51系列单片机内部的串行口使得单片机系统与其他系统和设备通信变的简单, 但是, 它的串口标准与RS-485标准不同, 因此需要相应的接口电路, 使下位机和RS-485通信网络信号和电平的匹配。
采用半双工工作方式, 利用低功率RS-485收发器MAX485E芯片, 作为通信网络的信号收发器, 完成信号和电平的转换, 来解决主机和探头间数据远距离传输的问题。电路设计如图7所示[3]:
                   
                                               图7 液位计通讯电路   
4 结束语
本文采用了8051单片机控制, 系统的对超声波液位计的电路进行了设计, 基本上反映了超声波液位计的结构和使用功能, 效果直观, 可操作性好, 该设计将事先编制的控制程序输入单片机, 在污水处理等系统中有很强的实用价值;在教学上, 对学生的课题设计提供了良好的训练平台, 形成了教学设计产品化, 为项目教学设计训练和科研提供了较理想的实验平台, 具有实用和推广价值。
http://www.szyibiao.com/goodsid/fenleiyi/2720844/1.html

产品留言
标题
联系人
联系电话
内容
验证码
点击换一张
注:1.可以使用快捷键Alt+S或Ctrl+Enter发送信息!
2.如有必要,请您留下您的详细联系方式!

产品搜索
产品目录
首页   |    产品信息   |    成功案例   |    资料下载   |    联系我们
Copyright© 2003-2020  苏州华陆仪器仪表有限公司版权所有
    电话:0512-66835259    传真:0512-66835356    地址:苏州市相城区澄阳路60号脱颖科技园3区    邮编:215131
苏ICP备11004941号

苏公网安备 32050702010315号