锅炉的液位控制毕业设计(论文)(编辑修改稿)

锅炉的液位控制毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

在锅炉液位控制系统中 ,传感器的选择是非常重要的 ,传感器是能感受规定的被测量 ,并辽宁工程技术大学毕业设计 (论文 ) 按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置 ,它通常由敏感元件 和转换元件组成 ,它的性能直接影响到整个检测系统 ,对检测精确度起着重要的作用。 传感器的种类很多 ,有温度传感器 ,加速度传感器 ,光学传感器 ,压力传感器的 ,本设计主要采用的是由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器来对液位进行控制，又用光电式传感器和压电式传感器来对温度和压力进行检测 ,在把检测的电信号输入到单片机进行分析 ,这个设计的重点是液位的控制 ,所以下面我要对液位传感器进行设计。 我采用的是四对高亮二极管和 光敏三极管所组成的液位传感器，这种液位传感器如下图 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND设 计班 级指导教师日 期辽宁工程技术大学电气与控制工程学院曹 德 宝自动化 0 3 6阎 馨20xx 年 6 月 24 日锅炉液位控制系统 图 24 液位传感器 Fit 24 level transducer 由图 24 可知，液位传感器的主要元件是 高亮二极管和光敏三极管 ,它们都属于光电元件 ,光电元件主要采用的是 光电效应 ,光电效应分外光电效应、内光电效应和光生伏特效应 , 光电效应的原理是 PN 结加反向电压时，反向电流的大小取决于 P 区和 N 区中少数载流子的浓度，无光照时 P 区中少数载流子 (电子 )和 N 区中的少数载流子 (空穴 )都很少，因此反向电流很小。 但是当光照 PN 结时，只要光子能量 h 大于材料的禁带宽度，就会在 PN 结及其附近产生光生电子、空穴对，从而使 P 区和 N 区少数载流子浓度大大增加，它们在外加反向电压和 PN 结内电场作用下定向运动，分别在两个方向上渡越 PN 结，使反向电流明显增大。 如果入射光的照度变化，光生电子 ,空穴对的浓度将相应变动，通过外电路的光电流强度也会随之变动，光电效应的原理就是光电二极管的原理 ,光敏二极管就把光信号转换成了电信号 ,它是最简单的光学元件。 曹德宝 :锅炉液位控制系统 图 25 a 光敏三极管的结构示意图 图 25 b 基本电路 Fit 28 a photosensitive diode structure schema Fit 2 8 b fundamental circuit 而光敏三极管有两个 PN 结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度 ,也是把光信号转化成电信号。 光敏三级管是由高亮二极管进行发光的 , 高亮二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件。 它的原理和光敏二极管相似 ,也是产生光电效应。 只不过原理正好相反 ,当有电流导体内部产生光电流 ,照射在 PN 结上 ,在内部产生光电流 , 它具有体积小、功耗低、寿命长、响应快、机械强度高等优点，并能和集成电路相匹配。 因此，广泛地用于 计算机、仪器仪表和自动控制设备中。 水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的 、 、 、 口，实时对锅炉里的水位进行检测。 当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。 由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置 时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。 μ AEV+I Φ结构示意图和图形符号 基本电路a ) b)EU 0ceIcR LNNPa)结构示意图 b)基本电路μ AEV+I Φ结构示意图和图形符号 基本电路a )b)EU 0ceIcR LNNPa)结构示意图 b)基本电路辽宁工程技术大学毕业设计 (论文 ) ADC0809A/D 转换器 A/D 是把模拟信号转换成数字信号 ,把由传感器传来的液位控制的模拟信号转换成数字信号 ,然后再通过 8051 单片机的分析处理进行 LED 显示和液位、压力和温度的报警。 D／ A转换基本原理 D／ A 转换接口技术是应用系统后向通 道典型应用技术之一。 它涉及了 D/A 转换芯片的选择参考电压源的配置、数字输入码与模拟输出电压的极性等问题，而其中最核心的问题是 D／ A 转换芯片的选择与应用问题。 D／ A 转换器的基本功能是将一个用二进制表示的数字量转换成相应的模拟量。 实现这种转换的基本方法是对应于二进制的每一位，产生一个相应的电流，而这个电流的大小正比于相应的二进制位的权。 D／ A 转 换器主要由三部分构成，即加权电阻解码网、受输入数字量控制的电子开关组和由运算放大器构成的电流转换器。 电子开关组受输入二进制数据 D7～ DO 控制，当某一位为 “1”时，则电子开关闭合，基准电压Vin 接电阻解码网络，使某一支路电阻上有电流流过。 当某一位为 “0”时，则电子开关断开，该支路电阻上无电流流过。 加权电阻解码网络各支路的电阻值与二进制数据 D7～ DO 的“权 ”相对应， “权 ”大的电阻值小， “权 ”小的电阻值大。 因此各支路的电流不仅决定于输入数字量的值 (0 或 1)，还决定于 “权 ”，各支路的电流如下： 12 2 268222re f re fVVI D DRR   0008811 1 178222222ref refref refVVIDRRVVI D DRR    33 3 35844 4 44855 5 53866 6 62877 7 7182222.222.222.222re f re fre f re fre f re fre f re fre f re fVVI D DRRI D DI D DRRVVI D DRRVVI D DRR          曹德宝 :锅炉液位控制系统 因此，总电流为 Iout： 70 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 ( 2 4 )2 r e f io u t iiVI I I I I I I I I DR             70 1 2 3 4 5 6 7 8 02 (2 4)2ref iout iiVI I I I I I I I I DR            该总电流经电流转换器后有 : 708 0 22r e f io u t o u t iiVV R I D E N        (2 5) 其中 70 8 0, 2 (2 6)2ref i iiVE N D 70 8 0, 2 (2 6)2ref i iiVE N D 由式（ 26）看出，尽管使用的网络结构不同，但对于 D／ A 转换器的输入输出来说是等效的。 就 8 位 D／ A 转换器而言，每一数字输入位所代表的输出模拟量是其相邻的 2 倍，这样就组成二进制数字量到模拟量的转换器。 D／ A 转换芯片的主要性能指标如下 : 1)分辨率。 表征 D／ A 转换器对微小输入量的敏感程度，通常用数字量的数位表示，如 8 位、 12 位、 14 位等。 分辨率为 10 位的 D／ A 转换器，表示它可以对满量程的 1／ 1024的增量做出反应。 2)相对精度。 在满刻度已校准的前提下，在整个刻度范围内，对于任一数码的模拟量输出与它的理论值之差。 通常 用偏差几个 ISB 来表示和该偏差相对满刻度的百分比表示。 3)转换时间。 数字变化量是满刻度时，达到终值 177。 LSB／ 2 所需要的时间，通常为几十纳秒至几微秒。 4)非线性误差。 通常给出在一定温度下的最大非线性度，一般为 ％～ ％。 其工作过程是：比较开始时，首先对二进制计数器 (输出锁存器 )的最高位置 “1”，然后进行转换、比较判断。 若模拟输入 Uin 大于 Ui，比较器输出为 1，则使输出锁存器的最高位保持为 1。 然后对较低的位依次按照该办法进行比较和调整，无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。 此时 D／ A 转换器的数字输入 (输出锁存器内容 )即为对应模拟输入信号的数字量。 将此数字量输出就完成了 A／ D 转换过程。 这种方法好比用天平称一个物体的重量，第一次放最大的砝码，若不合适，就改放小一号的，依次类推。 一旦天平指示砝码太重说明刚才放进去的那个应当取走，显然对于 n位的转换器，总共需要重复这种过程 n次。 辽宁工程技术大学毕业设计 (论文 ) ADC0809转换芯片 本开发系统的 A／ D 转换实验硬件主要是由 ADC0809 转换芯片和四个可变电位器组成的。 ADC0809 是 8 位 8 通路逐次逼近式 A／ D 转换器，输入电压在 (O～ 5)V，最大不可调误差小 177。 1LSB，它具有高速、高精度、温度依赖度低以及在长期工作条件下能耗小、重复性好等优点。 ADC0809 芯片的引脚图如图 26 所示。 由图 26 可看芯片主要是由一个 8位 A／ D 转换器、 8 路模拟输入选通开关、地址锁存及译码电路工作和三态数据输出锁存器组成。 为实现 8 路模拟通道能有条不紊地工作，首先通过地址译码锁存器选通所要开通的 8 路模拟通道中的一路开关，将模拟信号送入 A/D 转换器中实现 A/D 的转换，转换后的数据放到三态数据锁存器中等待 CPU 来取，取后由 CPU 启动新一次的地址译码，重复以上完成新一次的 A/D 转换。 ADC0809 芯片提供了高转换速度、高精密度、环境影响小和低功耗等优点，被广泛应用于各种控制领域。 下图为 ADC0809 芯片的引脚图。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eL e t t e rD a t e : 1 9 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : E : \ 曹德宝 \ 2 2\ B A C K U P ~ 1 11 11 . B k p D r a w n B y :I N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 0 80 9 图 26 ADC0809 芯片的引脚图 Fit26 diagram of ADC0809pins ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS 组件，其转换方法为逐次逼近型。 在 A/D 转换器内部含有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带有模拟开关树组的 256 电阻分压器，以及一个逐次逼近型寄存器。 8 路的模拟曹德宝 :锅炉液位控制系统 开关由地 址锁存器和译码器控制，可以在 8 个通道中任意访问一个通道的模拟信号。 由于多路开关的地址输入部分能够进行锁存和译码，而且三态 TTL 输出也可以锁存，所以它易于与微型计算机接口。 键盘及显示接口 显示部分我采用三位 7 段 LED 显示器， LED 显示器是单片机应用中最常用的输出部件，它是由若干发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光，不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。 用 LED 是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长的特点。 LED（发光二极管）最早出现在 19 世纪60 年代，现在我们可以经常在电。