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(1)简单的机械式控制方式。其常用形式有浮标式、电极式等#…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、AD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DA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。2 系统组成以及工作原理1原理框图图1系统组成原理框图2工作原理基于单片机实现的液位控制器是以AT89C51芯片为核心由键盘、数码显示、AD转换、传感器电源和控制部分等组成。工作过程如下水箱(水塔)液位发生变化时引起连接在水箱(水塔)底部的软管内的空气气压变化气压传感器在接收到软管内的空气气压信号后即把变化量转化成电压信号该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为05 V标准信号送入AD转换器AD转换器把模拟信号变成数字信号量由单片机进行实时数据采集并进行处理根据设定要求控制输出同时数码管显示液位高度。通过键盘设置液位高、低和限定值以及强制报警值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度可任意控制水位高度。3 硬件设计液位控制器的硬件主要包括由单片机、传感器(带变送器)、键盘电路、数码显示电路、AD转换器和输出控制电路等。1单片机单片机采用由Atmel公司生产的双列40脚AT89C51芯片如图1所示。其中P0口用于AD转换和显示P1口连接一个3×5的键盘P2口用于控制电磁阀和水泵动作P3口用于上、下限指示灯报警指示灯以及用于读写控制和中断等。图2是AT89C51芯片的引脚功能说明。图2AT89C51各引脚说明2传感器传感器使用SY一9411L—D型变送器它内部含有1个压力传感器和相应的放大电路。压力传感器是美国SM公司生产的555—2型OEM压阻式压力传感器其有全温度补偿及标定(O70℃)传感器经过特殊加工处理用坚固的耐高温塑料外壳封装。其引脚分布如图3所示。1脚为信号输出(一)2脚为信号输出(一)3脚为激励电压4脚为地5脚为信号输出()6脚为信号输出()。在水箱底部安装1根直径为5 mm的软管一端安装在水箱底部另一端与传感器连接。水箱水位高度发生变化时引起软管内气压变化然后传感器把气压转换成电压信号输送到AD转换器。图3SY-8411L-D外部引3 键盘电路P1口作为键盘接口连接一个4×4键盘。结构上采用行列方式可定义键盘布局。结构如图4所示。图4键盘输入电路4 软件设计液位控制器模型的软件设计框首先进行键盘设计。每个按键都有它的行值和列值行值和列值的组合就是识别这个按键的编码矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信键盘的一端列线通过电阻接VCC而接地是通过程序输出数字“0”实现的键盘处理程序的任务是确定有无键按下判断哪一个键按下键的功能是什么还要消除按键在闭合或断开时的抖动两个并行口中一个输出扫描码使按键逐行动态接地另一个并行口输入按键状态由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键通过软件查表查出该键的功能从键盘输入目的液位高度单片机控制的电磁阀开启液位升高。液位的实际高度通过压力传感器SY一9411L—D测量转换为标准电压信号再经过运算放大电路、A/D转换电路将测量值送给控制芯片判断与目的液位的偏差偏差值再通过D/A转换电路送给电磁阀控制其开度。下图即为原理框图。图6液位控制原理框图值得注意的是在用汇编语言编写控制器程序时相对会比较麻烦如果用C语言编写程序会简单很多这里就不再做具体说明。