传感器课程设计-水位指示及水满报警.doc

题 目 水位指示及水满报警 摘要随着电力电子的蓬勃发展和迅速换代促进了交流电动机变流(频)供电技术的迅速发展和变流(频)装置的现代化，其中逆变技术的发展是其中具有代表性的一个分支，具有很重要的研究价值。电流控制电压型逆变器(current-controlled pwm)，简称cc-pwm,是一种电压型逆变器的直接电流控制方法，即：通过电流的闭环控制实现逆变器负载电流的准确、及时跟踪。在cc-pwm电流控制方案中，滞环电流控制是应用得最经常、最广泛的一种控制方法。本文对滞环电流控制的电流跟踪型逆变器进行了原理的分析，并且利用matlab/simulink动态仿真工具对其系统进行了动态的仿真，验证了其原理的正确性和可行性，证明了滞环电流控制具有输出电流正弦，具有鲁棒性好和动态性能好的突出优点。关键词：逆变器 电流控制 滞环电流 仿真目 录一 、设计目的二、设计任务与要求2.1设计任务2.2设计要求三、设计步骤及原理分析3.1设计方法3.2设计步骤3.3设计原理分析四、课程设计小结与体会五、参考文献传感器技术课程设计 一 、设计目的本设计是在学完数电、模电、单片机原理及其他课程之后综合利用所学知识完成的一个系统设计。该设计的主要任务是通过设计和制作水位报警器来巩固和加强对三年来所学的理论知识和锻炼自己的动手能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和动手能力，加深对单片机软硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。二、设计任务与要求2.1设计任务：根据设计要求，系统可分为四部分，第一部分是辅助电源模块部分，第二部分是水位检测部分，第三部分是水位信号的处理部分，最后一部分是水位报警指示与控制部分。为实现各模块的功能分别做了几种不同的设计方案进行了论证。2.2设计要求：1能够对水位的过高和过低做出报警指示。2做出报警指示的同时具有一定的带负载能力，比如带动电机控制水位或其他功能。三、设计步骤及原理分析3.1设计方法方案一：串联式稳压源。串联式稳压电源具有较宽的输出电压调节范围，合理地选择元器件可以达到较高的性能指标，如：电压调整率、负载调整率、纹波电压等，但效率较低，需增设保护电路使调整管在输出电流过大或短路时不致损坏。方案二：并联式稳压电源。并联式稳压电源电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性较好。最突出的优点是可承受输出端短路。但效率低于串联式稳压电源，输出电压小调节范围较小。方案三：开关电源。开关电源的调整管工作在截止和饱和区，自身功耗很小。电源效率较高，但电路复杂，且纹波较大。方案四：采用三端集成稳压78系列的稳压管可得到所需的工作电压，如图2.1所示，选用该方法方便简单，工作稳定可靠。3.2设计步骤软件的设计重要的是建立数学模型，确定算法和安排数据结构，是审查设计能否成功，是否精妙的关键。软件完成各部分的控制，下面介绍软件的设计方案。1软件功能本系统的软件开发相对比较容易，主要是水位检测的扫描、控制报警信号的输出等。2主程序流程图3软件开发与调试本系统单片机程序采用mcs-c51编写。采用上海星研star51l仿真器进行调试，同时定期用烧写器写到单片机进行实际测试。整个系统的软件如下：（其中p1.5是高水位检测口，p1.6是低水位报警。）org 0000h ajmp loop org 0030h mov p1,#ffh ；p1口置位。loop: orl p1,#1ch mov a,p1 jb acc.5,one p1.5=1转。jnb acc.6,two p1.6=0转。back: acall d10s ajmp loop ；延时程序，延时10sone: jnb acc.6,three clr p1.3 ；p1.5=0，p1.6=1，故障报警。ajmp back three: clr p1.2 ；p1.5=0，p1.6=0，水位过低报警。ajmp back two:clr p1.4 ；p1.5=1，p1.6=1，水位过高报警。ajmp back d10s:mov r3,#19h loop3:mov r1,#85h loop1:mov r2,#0fah loop2:djnz r2,loop2 djnz r1,loop1 djnz r3,loop3 ret end3.3设计原理分析（1）水位检测部分方案一：采用连续信号输出方式进行水位检测，例如超声波探测变送等。这种采用这种探头检测精度比较高，但是价格昂贵，成本太高，而且大部分探头都已成为成品，不适合本设计开发。方案二：采用on/off输出方式用电极点做水位检测，在水中给予一定的电势，当导线接触到水时电势会发生改变，这种方法设计简单，成本低廉也有一定的精度，能够满足设计要求。综上所述，我们选用方案二。（2）水位信号处理部分方案一：用plc可编程控制器进行信号处理。plc可编程控制器控制精度高，是体积大,价格昂贵,维护也不方便。方案二：采用简单的模拟电路进行报警控制(如图2.2),这种方案成本低，但是控制报警的可靠性不高,容易误报警，实用性不强方案三：采用单片机进行报警控制,单片机有体积小,控制精度高不易误报警，且外围电路简单。价格低廉等优点且方便对水位报警器的功能进行拓展。综上所述，我们选用方案三（3）水位报警指示部分方案一：采用简单的模拟电路进行报警这种方案成本低，但是带负载能力差也不容易进行功能扩展，实用性不强。方案二：采用继电器和发光二极管进行水位报警指示（如图2.3），继电器控制报警方便进行改装，也可在继电器上带大功率负载包括电机。继电器的后面可以接电机对水位进行控制，也就是说该水位报警器，不单单可以进行水位报警，有需要的话可以很方便的进行改装和带负载。四、课程设计小结与体会 通过这次设计使我学到了很多，也碰到了很多困难，但在老师和同学们的帮助下都一一克服了， 提高了我将理论与实际相结合的能力。这次设计真的可以说三年来学的东西的一次大练兵。通过设计加强动脑、动手能力从作品中体现自己对所学专业知识的理解，领悟，应用与提高，培养自身的创新能力，发挥自身的创造潜力。五、参考文献1、韩太林、单片机原理与应用、电子工业出版社、2003.8、202 2、张涛、电力电子技术、电子工业出版社、2003.8、170 3、冯建华赵亮、单片机应用系统设计与产品开发，人民邮电出版社，2004.11、252 4、刘树林、低频电子线路，电子工业出版社，2003.8、214 5、中国计量出版社组委会、新编电子电路大全，中国计量出版社，2002.6、213