1、 电容式液位传感器系统1 设计原理采用筒式电容传感器采集液位的高度。主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在030mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809 转换成数字量， ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。 。2系统框图被 测 物 理 量 ： 主 要 是 指 非 电 的 物 理 量 ， 在 这 里 为 水 位 。传 感 器 ： 将 输 入 的 物 理 量 转 换 成 相 应 的 电 信 号 输 出 ，
2、 实 现 非 电量 到 电 量 的 变 换 。 传 感 器 的 精 度 直 接 影 响 到 整 个 系 统 的 性 能 ， 所以 是 系 统 中 一 个 重 要 的 部 件 。放 大 ， 整 形 ， 滤 波 ： 传 感 器 的 输 出 信 号 一 般 不 适 合 直 接 去 转 换数 字 量 ， 通 常 要 进 行 放 大 ， 滤 波 等 环 节 的 预 处 理 来 完 成 。A/D 转 换 器 ： 实 现 将 模 拟 量 转 换 成 数 字 量 ， 常 用 的 是 并 行 比 较型 、 逐 次 逼 近 式 、 积 分 式 等 。 在 此 用 到 逐 次 逼 近 式 。单 片 机 ： 目 前
3、的 数 据 采 集 系 统 功 能 和 性 能 日 趋 完 善 ， 因 此 主 控部 分 一 般 都 采 用 单 片 机 。3 传感器原理电容式液位传感器系统; 它利用被测体的导电率, 通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化, 再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能, 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。3.1 传感器的组成图为传感器部分的结构原理图。它主要是由细长的不锈钢管(半径为R1 ) 、同轴绝缘导线(半径为R0 ) 以及其被测液体共同构成的金属圆柱形电容器构成。该传感器主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液
4、位的变化而变化, 从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。图3-1-2传感器原理图3.2 测量原理由图1 可知, 当可测量液位H = 0 时, 不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容C0 , 根据文献得到电容量为:（1）式中, C0 为电容量, 单位为F ; 0 为容器内气体的等效介电常数,单位为F/ m; L 为液位最大高度; R1 为不锈钢管半径;R0 为绝缘导线半径, 单位为m。当可测量液位）为H 时, 不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CH :（2）式中, 为容器内气体的等效介电常数, 单位为F/ m。因此, 当传感器内液位由零增加到H 时, 其电容的变化量C 可由
5、式(1) 和式(2) 得 （3）由式可知, 参数 0 , , R1 , R0 都是定值。所以电容的变化量 C 与液位变化量 H 呈近似线性关系。因为参数 0 , , R1 , R0 , L 都是定值, 由式(2) 变形可得:CH = a0 + b0 H ( a0 和 b0 为常数) (4)。可见, 传感器的电容量值 CH 的大小与电容器浸入液体的深度 H 成线性关系。由此, 只要测出电容值便能计算出水位。3.3 将电容转化成电信号部分采用运算法测量电路来转化。该电路由传感器和固定的标准电容以及运算放大器 A 组成运算放大器测量电路原理图3.4 显示电路设计发现需要 4 位的 LED 足可满足本设计的显示精度要求,为了减少所需的 I/O 数量,降低成本,采用动态显示控制方式。通过对显示接口电路的综合分析,发现测距仪利用串行输入 BCD 码十进制译码驱动显示器件 MC14499 来完成与单片机系统的显示接口较为简单可靠。
