基于单片机实现的液位控制器设计

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  • 摘 要:介绍一种基于单片机实现的液位控制器的设计方法,该控制器以单片机为核心,通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。可根据需要设定液位控制高度,同时具备报警、高度显示等功能,由于增加了气体压力传感器,使其具有与液面不接触的特点,可用于有毒、腐蚀性液体液位的控制,具有较高的研究价值。该控制器不仅可用于学校进行教学研究,还可用于生产实际,是目前比较缺少的一种产品。
    关键词:传感器;A/D转换;控制器;外围硬件电路


    0 引 言
        随着微电子工业的迅速发展,单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中,为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外,液位控制在高层小区水塔水位控制,污水处理设备和有毒,腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。


    1 系统设计方案比较说明
        对于液位进行控制的方式有很多,而应用较多的主要有2种,一种是简单的机械式控制装置控制,一种是复杂的控制器控制方式。两种方式的实现如下:
        (1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等,这种控制形式的优点是结构简单,成本低廉。存在问题是精度不高,不能进行数值显示,另外很容易引起误动作,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。
        (2)复杂控制器控制方式。这种控制方式是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器,把出口压力变成标准工业电信号的模拟信号,经过前置放大、多路切换、A/D变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;经由D/A变换给调压/变频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速,以达到控制水箱液位的目的。
        针对上述2种控制方式,以及设计需达到的性能要求,这里选择第二种控制方式,同时考虑到成本需要把PID控制去掉。最终形成的方案是,利用单片机为控制核心,设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征,要求实时检测水箱的液位高度,并与开始预设定值做比较,由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整,最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时,要求报警,断开继电器,控制水泵停止上水;检测值若低于下限设定值,要求报警,开启继电器,控制水泵开始上水。现场实时显示测量值,从而实现对水箱液位的监控。

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