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电容法构成的液位检测及控制装置(一)-自动化毕(2)

2013-06-26 01:16 bsp; 

                
 。这说明，电容量C的大小与电容器浸入液体的深度成正比。
图2.2圆筒式电容式传感器电极
 本设计中电容极板的材质采用铜，也是制作PCB板的材料，因为铜与金和银在元素周期表中同属一族，因而具有与贵金属相似的优异物理和化学性能。它塑性好、易加工、耐腐蚀、无磁性、美观耐用、特别是，铜的导电和导热性除略逊于银以外，是所有金属中最好的。由于银比较昂贵，因而铜是被广泛应用的最佳导电体和导热体。
第三章 变送器设计
 3.1 电源电路设计
 供电电源电路如图3.1所示：

图3.1 供电电源电路
 3.2 电容检测电路设计
 本文中所用的电容检测电路是由两片555构成的脉宽调制法。
 
图3.2 由555构成的脉宽调制法原理图
 脉宽调制法的电路原理图如图4.2所示。它是用一片555定时器和一些阻容组成多谐振荡器，另外一片555定时器、待测电容和一些阻容组成单稳态触发电路。多谐振荡器的输出作为单稳态触发器的输入信号，这样单稳态触发器就输出一个占空比与被测电容成正比的脉冲。而单稳态输出脉冲的占空比由于输出电压平均值有关，因此只要检测出电压平均值就可以反应被测电容的大小。
 该方法的主要优点是电路简单、价格便宜、测量方便，具有一般的测量准确度。主要缺点是不能自动调零，线性度差。
 3.3 电压转换电路
 
图3.3电压转换为电流信号原理图
 因为运算放大器具有高输入阻抗的特性,因而运算放大器的两输入端的电流和可以近似为零。

 因运算放大器的输入阻抗高，故流经R10的电流近似为零，又由虚短和虚断可知，V0及第二个变送器的输出电压相等。对第三个运算放大器和电压跟随器应用同样的原理，并设输出电流为I。可得
  
      令 可得  ,即
  由  OUT= ，又可得
                     第四章 控制装置
 在液位闭环系统中，用电容式传感器检测液位，变送器将液位传感器输出的电容值转换为标准量程的电流信号，然后送给模拟量混合扩展模块(EM235)，经A/D转换后得到与液位成比例关系的数字量，CPU将它与液位设定值比较，并按PID控制规律对误差值进行计算，将运算结果（数字量）送给模拟量混合扩展模块,经D/A转换后变为电流信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制进水量，实现对液位的闭环控制。

图4.1CPU222和模拟量混合扩展模块EM235接线图
 电动调节阀采用上明牌ZDSM系列直行程电动套筒调节阀，由套筒阀配用德国进口PS系列电动执行机构组成。
 参考文献
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