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控制类系统设计 ——液位自动控制系统 摘要 随 着电 子技 术、 计算 机技 术和 信息 技术 的发 展， 工业 生产 中传 统的 检测 和控 制技 术 发 生了 根本 性的 变化 。液 位作 为化 工等 许多 工业 生产 中的 一个 重要 参数 ，其 测量 和控 制 效 果直 接影 响到 产品 的质 量， 因此 液位 控制 成为 过程 控制 领域 中的 一个 方 向。 重 要的 研究 液 位控 制是 工业 中常 见的 过程 控制 ，它 对生 产的 影响 不容 忽视 。 该 系统 利用 了常 见 的芯 片， 设计 并实 现了 液位 控制 系统 的智 能性 及显 示功 能。 电路 组成 简单 ，调 试方 便， 性 价比 高， 抗干 扰性 好等 优点 ，能 较好 的实 现水 位监 测与 控制 的功 能。 能够 广泛 的应 用 于 工业 场所 。 液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁， 就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢 或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的 浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性 好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。 液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进 行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。 1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控 制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使 液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要 求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比 高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传 感器模块和声光报警模块，系统简单易行。 系统框图如下： 2  硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构 该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。 主要功能器件包括：电源部分的 7808，定时部分的 555 定时器，数字分段的 LM3914 等。 电路原理图如下图所示： 2.2 各结构的硬件介绍 2.2.1 电源电路介绍 电源电路由两部分组成：220V 电源转变到交流 15V 和交流 9V.电源电路的核心就是芯 片 7805，因 为 三端 固定 集 成稳 压电 路 的使 用方 便 ，电 子制 作 中经 常采 用 。 IC 采 用集 成 稳压 器 7805 ， C1 、C2 、 C4 、 C5 为 输入 端滤 波电 容， C6 、 C7 、 C10 、 C11 为 输 出端 滤 波 电容 ， RL 为 负载 电阻 。当 输出 电流 较 大时 ， 7805 应 配 上散 热板 。 电 源电 路图 如下 ： 2.2.2 振荡电路介绍 能 够产 生 振 荡 电 流 的 电路 叫做 振 荡电 路。 一 般由 电阻 、 电 感 、电 容 等 元件 和电 子 器 件所 组成 。 振荡电路图如下： 2.2.3 传感器电路介绍 传 感器 在现 代信 息技 术中 有着 举足 轻重 的地 位， 因此 作为 理工 科专 业的 学生 学习 和 掌 握现 代传 感器 技术 知识 是非 常必 要的 。 根 据该 系统 的实 用性 ，考 虑使 用物 理性 传感 器 （包 括 压电 式、 超声 波式 、磁 电式 、光 电式 和核 辐射 传感 器 ） 或 能量 控 制型 传感 器 （ 包括 电位 器式 、应 变片 式、 电容 式和 电感 式传 感器 ） 由 于该 设计 是针 对液 位高 度的 ，并 考虑 到价 格以 及我 们使 用的 熟练 性， 最终 选择 使 用 电容 式传 感器 。 电 容式 传感 器： 它的 敏感 部分 就是 具有 可变 参数 的电 容器 。 电 容式 传感 器的 优点 是 结构 简单 ，价 格便 宜， 灵敏 度高 ，过 载能 力强 ，动 态响 应特 性好 和对 温度 、 辐 射、 强 振等 恶劣 条件 的适 应性 强等 。缺 点是 输出 有非 线性 ，寄 生电 容和 分布 电容 对灵 敏度 和 测 量精 度的 影响 较大 ，以 及联 接 电 路 较 复杂 等。 原 理： 利用 被测 介质 的特 性变 换成 相应 的电 量， 液位 越高 ，电 阻体 被短 路部 分愈 多， 阻 值越 小。 传 感器 电路 如下 ： 2.2.4 控制部分电路介绍 通过信号调理电路调整好零点和最高点，运行中将会显示液位的高