压力传感器与水位控制 - 欢迎光临苏州科技学院数理学院
利用压力传感器实现液位控制系统的设计
毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目：利用压力传感器实现液位控制系统的设计分校（站、点）：年级、专业：教育层次：专科学生姓名：学号：指导教师：完成日期：目录内容摘要 (I)I一、前言 (1)（一）概述 (1)（二）发展趋势 (1)二、液位控制系统分析 (2)（一）液位控制系统的工作原理 (2)（二）液位控制的实现方式 (2)1、简单的机械式控制方式 (2)2、复杂控制系统控制方式 (3)三、液位控制系统的设计 (3)（一）硬件设计 (3)1、单片机的选用 (3)2、传感器的选用 (4)3、键盘电路的选用 (4)4、液位显示电路的设计 (5)5、AD转换电路及控制输出 (6)（二）软件设计 (7)1、液位控制系统模型框图 (7)2、液位控制系统键盘程序 (8)五、总结 (9)参考文献 (9)致谢 (10)内容摘要传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。
通过本文的研究，总结出了压力传感器实现液位控制系统的优势：体积小，实际应用系统简单实用，成本低，效益好；具有较高的性能价格比；系统不易受到干扰，可靠性高。
基于单片机的过程控制系统应用到实际生产过程做了有益的尝试也为提高过程控制自动化水平提供了有参考价值的设计思路。
关键词：传感器；传感器技术；液位控制系统利用压力传感器实现液位控制系统的设计一、前言传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,从宇宙开发到海底探秘,从生产的过程控制到现代文明生活,几乎每一项技术都离不开传感器,因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视,如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。
（一）概述在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。
压力传感器在洗衣机水位控制中的应用
上世纪60年代，我国最早出现洗衣机，当时洗衣机过程中对水位的控制和洗涤液的控制完全只能依靠的是人工，人们动手灌输进去水和洗涤液。
这一代洗衣机在我国经历的过程是相当长的。
如今，仍有地方在使用，也就是人们通常见到双筒洗衣机：一边用来洗涤衣服一边用来甩干衣服。
这一代洗衣机技术相当的简单，只是靠发动机简单的机械能转换成动能。
这一代洗衣机上并没有试用任何传感器，在水位的控制上完全靠手动添加。
在如今见到的一些操作进步的一点洗衣机都只是水位控制接在水龙头上，靠桶内手动控制的挡板控制水位，那时候水位压力传感器人们根本没有想到应用在洗衣机上。
在80年代开始，我国全自动的洗衣机开始走进人们的视野，也就是洗衣机上开始应用到压力传感器，是通过水和洗涤物的压力作用在传感器上，使得传感器自动控制水位。
该压力传感器从刚开始简简单单的水位开关演变成真正的压力传感器，增添了更多的智能化。
依靠电路板上连接压力传感器，实现全自动的控制水位。
压力传感器的质量也绝大部分的决定了一台洗衣机的质量。
该压力传感器对水位的控制涉及洗衣的流程有进水出水以及洗涤。
水位压力传感器在借鉴对水位的控制的基础上，洗衣机开始对洗涤液进行控制。
很多洗衣机制造厂家开始使用传感器对洗涤液进行控制。
这样一来，传感器开始在洗衣机上的应用逐渐增多，超声波洗衣机，电磁去污洗衣机，活性氧去污洗衣机，臭氧洗衣机，离子洗衣机等在市场上一一出现，这些洗衣机慢慢的使用了更多的传感器，更多的功能传感器使得人们洗衣物变得更加安静智能化。
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水位控制系统原理
水位控制系统原理
水位控制系统原理是一种用来监测和控制液体水位的系统。
它通常由以下几个部分组成：传感器、控制器和执行器。
首先，传感器被安装在液体容器内部，用来检测液体的水位。
常用的传感器有浮子传感器、压力传感器和电容传感器。
当液体的水位变化时，传感器会产生相应的电信号。
其次，控制器是系统的核心部分，它接收来自传感器的信号，并根据预设的水位设定值来判断液体的水位是否在正常范围内。
如果水位超过设定值，控制器会发送信号给执行器进行相应的操作，使液位恢复到设定值。
最后，执行器根据控制器的指令来执行相应的动作。
常用的执行器有电动阀门、电泵和电机等。
根据不同的需求，执行器可以控制液体的流入或流出，以达到控制水位的目的。
整个水位控制系统的原理就是通过传感器检测液体水位的变化，并通过控制器和执行器来实现对水位的监测和控制。
这种系统广泛应用于液体储存、供水和泵站等领域，能够确保水位的稳定和安全运行。
水位传感器的原理与应用
水位传感器的原理与应用1. 原理介绍水位传感器是一种用来测量液体水位高度的设备。
它通过采集液体水平面的变化信息，将其转化为电信号输出，从而实现对液体水平面的监测和控制。
水位传感器的原理主要分为以下几种：1.1 浮球式水位传感器浮球式水位传感器通过浮球的浮沉来反映液体的水位高度。
传感器的外壳有一个浮球槽，浮球与浮球槽相连。
当液位升高时，浮球随之上升，通过连杆传动一个电阻器或变压器，从而改变输出的电压或电流。
这种传感器结构简单，使用方便，适用于较小的液体容器。
1.2 压阻型水位传感器压阻型水位传感器通过测量液位对传感器底部的压力来判断液位高度。
传感器底部有一系列压力敏感单元，当液体水平面升高时，压力敏感单元的受力程度会不断增加，从而改变电阻值或电容值，进而改变输出信号。
这种传感器具有精度高、响应快的优点，适用于大容量液体容器。
1.3 电容式水位传感器电容式水位传感器是通过测量液体与传感器之间的电容变化来判断液位高度。
传感器的外壳以及液体容器本身形成电容二极板，而液体则成为介电体。
当液位升高时，电容值会发生变化，进而改变输出信号。
这种传感器具有无浸润性、对液体杂质影响小的优点，适用于腐蚀性较强的液体容器。
2. 应用领域水位传感器在现代工业和民用领域具有广泛的应用。
以下是主要的应用领域：2.1 污水处理在污水处理过程中，水位传感器用于监测各类水处理设备的液位，如沉淀池、搅拌池、二次沉淀池等。
通过及时监测液位，可以确保污水处理设备的稳定运行，避免溢流和堵塞等问题的发生。
2.2 石油化工水位传感器在石油炼制、化工生产等领域起着重要作用。
它可以用于监测油罐、储罐、反应器等设备的液位，保证生产过程的安全和稳定。
2.3 饮用水供应在城市供水系统中，水位传感器被广泛应用于水塔、水库、蓄水池等设施的液位监测与控制。
通过实时监测水位，可以合理调节供水量，避免供水过度或不足的情况发生。
2.4 环境监测水位传感器也被用于环境监测领域，如江河湖泊的水位监测、洪水预警等。
水位传感器 数电
实验要求
1如图示，制作一个水位报警器
一、实验元件介绍
I2sc1815三级管引脚图
整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。
1K
2G
3 A
二、实验实物图及相关数据记录
基极电流Ib
射极电流Ie
蜂鸣器两端电压U
闸流管a极电流Ia
16.2uA
5.5mA
2.31V
10.77mA
三、实验结果分析
对于将100k定值电阻用200k滑动变阻器后为实现蜂鸣器由响到不响的过程，可能是闸流管的阳极电流无法小于其维持电流，所以无法断开。
一种实用的压力传感器测量电路阿
一种实用的压力传感器测量电路苏州工艺美术职业技术学院（江苏苏州215000）施教芳徐州师范大学工学院电气系（江苏徐州221001）陈传虎苏州科技学院电子系（江苏苏州215000）王俭采用电桥构成测量差压的传感器电路，是一种具有较高灵敏度的测量方法。
扩散硅变送器主要就是电阻有源惠斯登全电桥压力测量电路。
它能在达到较高精度和稳定性的前提下，使变送器具有较强的实用性，如零点/量程的调整和迁移方便快速。
但是，一些文献[1，2]对扩散硅电桥传感器的介绍过于简单，仅限于定性分析。
本文将定量分析扩散硅传感器测量电路中采用的零点/量程调整、输出信号的反馈稳定等技术措施。
1 传感器电桥工作原理传感器测量电路如图1所示。
无差压时，电桥两臂电流相等。
差压信号加到四个硅压敏电阻上，压敏电阻的阻值随差压而变化，引起电桥不平衡。
电桥输出电压馈入放大器A1。
A1的输出电压通过晶体管Q8改变输出电流I0的大小。
I0流过电桥的电阻反馈网络，使电桥恢复平衡。
这样，电桥输出电压的变化与差压变化成对应比例关系。
从而将差压的变化直接转换成电信号。
2 定量分析和计算2．1 测量电路和量程调整图2是包括零点及量程调整电路、反馈电阻网络和差压传感电桥的测量电路。
恒流源I0表示输出电流。
四个桥臂电阻是R1S、R3S、R4S和R6S。
当被测的正压力增加时，R1S和R6S阻值减小，R3S和R4S阻值增加，电桥的输出信号VBr负向增加。
这个VBr对应于被测压力变化值的电压偏差信号。
经过测量电路中负反馈电阻网络的作用，VBr信号将保持非常接近于零。
基本反馈电压公式是Vfb=V1-V2=IO1[aR2+R1]对应于传感器的量程上限压力，压敏电阻和电桥给出最大变化和最大不平衡。
此时，为了保持VBr接近于零，需要最大的反馈电压值。
当式（1）中a=1，IO2=0时，Vfb值最大，传感器得到最大的测量范围。
量程粗调螺钉处于A位而R2滑动头处于最下部时，就满足以上要求。
基于压力传感器的高精度液位测量及控制器设计
基于压力传感器的高精度液位测量及控制器设计作者：陈利君来源：《数字技术与应用》2013年第07期摘要：利用高精度压力传感器、高精度放大器集成电路、单片机及附属键盘显示电路等，设计液位测量及控制系统，使液位测量和控制达到毫米级。
所设计系统具智能化液位显示和控制功能，有4位数码显示、液位设定按键、标定按键，所测定的数据在不掉电存储器EEPROM中保存。
关键词：高精度压力传感器高精度放大器液位测量液位控制中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0014-021 引言液位的测量和控制在工农业生产和社会生活中有广泛应用，迄今为止，在各行各业的应用中，对液位的测量和控制采用的方法比较多，也相应的不断有实际产品问世。
液位测量的方法可以大体上归纳如下[1]：电子类液位测量法、浮子法、人工检尺法、超声波法、光纤传感器法。
这几种方法，各自针对不同的实际问题有不同的测量特点。
本设计采用的方法属于电子类液位测量法，将高精度压力传感器放在待测液位容器底部，当液位高度变化时，容器底部液体压力会发生变化，因此压力传感器输出的电信号也会发生变化，通过电子线路处理传感器输出的电信号，再经过数字化及计算机处理，可以得到液位变化的数字，经过精确标定可以得到液位及其变化的准确数字。
2 设计方案2.1 设计方案要求（1）要求4位数码显示器能显示实时的液位高度；（2）要求设置2个按键，通过按键能够设定和修改目标液位值，在实际液位偏离目标液位时，系统能够启动加液或减液装置，目标液位值保存在系统中，关机后重新开机时，值不变；（3）系统具备标定功能，不同密度的液体标定后能够正常使用；（4）要求具备较高精度，液位测量和控制达到毫米级。
2.2 设计方案的确定整体系统框图如图1。
设计中为了对压力进行检测，就需要将压力传感器输出的模拟量进行测量。
由于压力传感器输出的电压很微弱，不便于A/D进行模数转换，于是增加了一级放大电路以匹配A/D对输入模拟量的要求。
水位控制原理
水位控制原理
水位控制原理是一种用于控制水位高低的技术。
在许多工业和民用领域，如水处理、污水处理、水泵系统等，都需要实现对水位的精确控制。
该控制原理主要基于反馈机制。
水位传感器被安装在容器或水槽中，以检测水位的变化。
传感器将水位的信息转化为电信号，然后传送给控制器。
控制器接收和处理传感器的信号，并根据预设的设定值来判断是否需要调整水位。
当水位过低时，控制器将向水泵或其他调节装置发送指令，使其工作，将水注入容器，直到水位达到设定值为止。
当水位过高时，控制器会停止供水或排水的操作，以防止容器溢出。
控制器还可以通过调整水泵的转速或打开/关闭阀门的方式来
实现水位的精确控制。
通过监测和比较实时水位与设定值之间的差异，控制器可以自动调整水的流入或流出速度，从而维持水位的稳定。
此外，水位控制原理还可以结合其他传感器，如温度传感器、流量传感器等，以实现更复杂的自动控制功能。
通过集成不同的传感器和控制元件，水位控制系统可以更加智能化和高效化地工作，提高水资源的利用率和节约能源。
总结而言，水位控制原理是基于反馈机制，利用水位传感器和控制器实现对水位的精确控制。
通过监测和调节水的流入和流
出速度，实现自动化的水位控制，以满足各种工业和民用领域的需求。
水位控制器工作原理
水位控制器工作原理水位控制器是一种常见的自动控制设备，广泛应用于工业、农业和民用领域。
它的主要作用是通过监测和调节水位，实现对水流的控制和管理。
水位控制器能够有效地保持水位稳定，在各种水工程项目和设备中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍水位控制器的工作原理。
一、水位传感器水位控制器的核心部件是水位传感器。
水位传感器能够感知水位的变化，并将其转化为电信号输出。
常见的水位传感器有浮子式传感器和电容式传感器。
浮子式传感器通过浮子上浮或下沉来反映水位的高低。
浮子与一个电阻器相连，电阻器的阻值随着浮子的升降而改变，从而产生相应的电信号。
这种传感器结构简单、成本低廉，但存在灵敏度不高、易受困、易受污染等问题。
电容式传感器则通过测量电容值的变化来判断水位的高低。
传感器中设有两个电极，当水位接近电极时，电容值会发生变化，进而产生电信号输出。
这种传感器具有高灵敏度、抗干扰性好的优点，但制造成本较高。
二、水位控制系统水位控制器主要由水位传感器、控制器和执行器组成。
水位传感器负责感知水位，控制器根据传感器信号计算出合适的控制策略，并通过执行器控制水位。
控制器是水位控制系统的核心部件，它接收水位传感器传递的信号，并进行数据处理和判断。
根据预设的控制逻辑和参数，控制器可以自动调节执行器的运行状态，从而实现对水位的精确控制。
执行器可以根据控制器的指令来控制水位的升降。
常见的执行器包括电磁阀门、泵站和水泵等。
电磁阀门和泵站可以通过控制阀门或开关的开关状态来调节水流的大小和方向，从而控制水位的变化。
水泵则可以调节水的供给量，通过抽水或排水来控制水位的升降。
三、工作原理水位控制器的工作原理可以简述如下：1. 实时监测水位：水位传感器通过感知水位的变化，将其转化为电信号输出。
传感器可以设置在水池、河道、水箱等地方，以实时监测水位的高低。
2. 传输信号：水位传感器将感知到的水位信号传递给控制器。
传输方式可以是有线或无线的，如电缆、光纤或无线通信等。
传感器控制实训报告书
一、实训背景与目的随着科技的不断发展，传感器技术在工业、医疗、家居等领域的应用日益广泛。
为了使学生深入了解传感器的工作原理、控制方法及其在实际应用中的重要性，提高学生的实践操作能力和创新意识，特组织本次传感器控制实训。
实训时间： 2023年X月X日至X月X日实训地点： XX大学工程实训中心实训目的：1. 理解传感器的基本原理和工作原理。
2. 掌握传感器信号的采集、处理和传输方法。
3. 学习传感器在实际控制系统中的应用，提高系统控制能力。
4. 培养学生的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 传感器原理学习：- 学习各类传感器的原理，如光电传感器、温度传感器、压力传感器等。
- 了解传感器的基本参数，如灵敏度、分辨率、线性度等。
- 分析传感器在实际应用中的优缺点。
2. 传感器信号采集与处理：- 学习使用数据采集卡采集传感器信号。
- 学习信号滤波、放大、转换等处理方法。
- 实践传感器信号的实时监测和显示。
3. 传感器控制系统设计：- 学习使用PLC、单片机等控制器进行传感器信号处理。
- 设计并实现传感器控制系统的基本功能，如温度控制、压力控制等。
- 分析控制系统的工作原理和性能。
4. 传感器应用案例分析：- 分析传感器在工业自动化、智能家居等领域的应用案例。
- 学习传感器在实际工程中的应用技巧和注意事项。
三、实训过程1. 理论讲解：由教师对传感器原理、信号处理、控制系统设计等相关知识进行讲解。
2. 实验操作：学生分组进行实验操作，包括传感器信号采集、处理、控制系统设计等。
3. 问题讨论：学生在实验过程中遇到问题，与同学和教师进行讨论，共同解决问题。
4. 总结报告：实训结束后，学生撰写实训报告，总结实训过程中的收获和体会。
四、实训成果1. 学生掌握了传感器的基本原理、信号处理和控制系统设计方法。
2. 学生能够运用所学知识设计和实现简单的传感器控制系统。
3. 学生提高了动手能力和团队协作精神。
五、实训总结本次传感器控制实训取得了圆满成功，达到了预期目标。
水位控制实验报告
水位控制实验报告水位控制实验报告引言：水位控制是一项重要的工程技术，广泛应用于水利工程、环境保护、水处理等领域。
本实验旨在通过设计一个简单的水位控制系统，探究水位控制的原理和方法，并测试其性能和稳定性。
实验设备与方法：本实验采用了一台水箱、一台水泵、一台水位传感器和一台控制器。
首先，将水泵连接到水箱，并将水位传感器安装在水箱内部。
然后，将控制器与水泵和水位传感器连接。
最后，通过调节控制器的参数，实现水位的控制。
实验过程：1. 设定目标水位：根据实际需求，设定目标水位值。
在实验中，我们设定目标水位为50%。
2. 测量当前水位：通过水位传感器，实时测量当前水位值，并将其传输给控制器。
3. 控制信号输出：控制器根据当前水位与目标水位的差异，计算出相应的控制信号，并输出给水泵。
4. 水泵运行：水泵接收控制信号后，开始运行，将水从水箱中抽出或注入，以调整水位。
5. 检测水位变化：在水泵运行的过程中，持续检测水位变化，并将变化值反馈给控制器。
6. 控制参数调整：根据反馈的水位变化信息，控制器动态调整控制参数，以提高水位控制的精度和稳定性。
7. 实验结果记录：记录实验过程中的水位变化情况、控制信号输出、控制参数调整等数据。
实验结果与讨论：通过多次实验，我们观察到水位控制系统能够有效地将水位控制在目标水位附近。
在初始阶段，由于控制器的参数未经过调整，水位的波动较大。
但随着实验的进行，控制器逐渐学习到了系统的动态特性，对控制信号进行了优化，使得水位的波动逐渐减小，最终稳定在目标水位附近。
此外，我们还注意到控制器的参数调整对于水位控制的影响。
在实验中，我们尝试了不同的参数组合，并观察到了不同的控制效果。
通过对实验数据的分析，我们发现合适的参数组合可以显著改善水位控制的性能，提高系统的响应速度和稳定性。
结论：本实验通过设计一个简单的水位控制系统，探究了水位控制的原理和方法，并测试了其性能和稳定性。
实验结果表明，水位控制系统能够有效地将水位控制在目标水位附近，并且通过参数调整可以进一步提高控制性能。
水位控制系统工作原理
水位控制系统工作原理水位控制系统是一种用于控制液体水位的智能化设备。
它通过监测液体的水位信号，并与控制装置进行交互，以实现自动调节和控制液体水位的目的。
在水位控制系统中，主要包括以下几个关键部件：1. 水位传感器：水位传感器用于测量液体水位的高度，并将其转化为电信号。
常用的水位传感器包括浮子式、电容式和超声波式传感器。
这些传感器能够快速准确地获取液体水位信息。
2. 控制装置：控制装置是水位控制系统的核心部分，它接收来自水位传感器的信号，并根据预设的设定值对液体水位进行控制。
控制装置通常包括微处理器、电路板和程序控制软件等。
3. 执行机构：执行机构是控制装置的输出部分，它根据控制信号调节液体水位。
常用的执行机构包括水泵和阀门等。
水泵可以通过控制其转速和开关状态来控制液体的进出流量，而阀门则可以调节进出液体的通道。
水位控制系统的工作原理如下：1. 初始状态：控制装置通过水位传感器获取当前液体的水位高度，并记录下初始状态。
2. 比较检测：控制装置将测得的水位信号与预设的设定值进行比较。
如果水位高于设定值，控制装置将判断当前状态为高水位状态；如果水位低于设定值，控制装置将判断当前状态为低水位状态。
3. 控制决策：根据当前水位状态和预设的控制策略，控制装置将决定执行机构的动作。
如果当前状态为高水位状态，控制装置将判断是否需要启动水泵以排水或打开阀门以排液体；如果当前状态为低水位状态，控制装置将判断是否需要启动水泵以进水或调整阀门以进液体。
4. 控制执行：根据控制决策，控制装置将发送相应的控制信号给执行机构，启动水泵或调整阀门以实现液体水位的控制。
执行机构将按照控制信号的要求进行动作，直到水位达到设定值。
5. 反馈与调整：水位传感器持续监测液体的水位情况，并将实时信号传输给控制装置。
控制装置根据实际水位信号进行反馈调整，如果水位不稳定，控制装置将相应地调整执行机构的工作以保持稳定的水位控制。
通过以上的工作原理，水位控制系统能够自动地监测和调节液体的水位，实现高效、精确的水位控制。
水位控制实验总结
水位控制实验总结引言水位控制是工程领域中一个重要的研究课题，在许多应用中都需要对液体水位进行稳定的控制。
本实验旨在通过搭建水位控制系统，使用传感器感知水位并通过控制阀门来调节水位，以实现水位的稳定控制。
在本文中，将对实验的设计过程、实验步骤以及实验结果进行总结。
实验设计系统组成实验的水位控制系统主要由以下几个组成部分构成： - 水槽：用于装载待控制的液体； - 传感器：用于感知水位，常见的传感器有浮子式水位传感器、压力传感器等； - 控制器：用于接收传感器的水位信号并根据设定值进行控制； - 阀门：通过开关控制液体进出的阀门，用于控制水位； - 电源：为系统提供电能。
实验步骤1.搭建实验平台：选择适当大小的水槽，将传感器和阀门安装在水槽中，连接电源和控制器。
2.设置控制策略：根据实际需求和系统特性，确定合适的控制策略。
常见的控制策略有比例控制、反馈控制等。
3.确定控制参数：根据实验平台的特性，通过试验和实验数据分析，确定合适的控制参数，如比例系数、积分时间等。
4.进行控制实验：根据设定值，通过控制器控制阀门的开关，观察水位的变化情况。
5.数据分析：记录实验过程中的数据，并进行分析。
分析数据的稳定性、响应时间等指标，评估系统的控制性能。
6.总结实验结果：根据实验数据和分析结果，总结实验的效果和存在的问题，并提出改进的方法和建议。
实验步骤和结果本实验采用了浮子式水位传感器和比例控制策略，以下是实验的步骤和结果。
步骤1.搭建实验平台：选择合适大小的水槽，并将浮子式水位传感器和阀门安装在水槽中。
将传感器连接到控制器，并将控制器连接到电源。
2.设置控制策略：在控制器中设置比例控制策略，并确定比例系数为0.5。
将设定值设置为50cm。
3.进行控制实验：通过控制器控制阀门的开关，使水位保持在设定值附近。
将水位从初始值逐渐调整到设定值，并观察水位的变化情况。
4.数据记录和分析：记录实验过程中的数据，包括设定值、实际水位和控制信号。
控制水位传感器的原理
控制水位传感器的原理
水位传感器的原理大致分为以下几个步骤：
1.测量电极：水位传感器通常包含一些电极，这些电极可用于检测水位的高低。
电极将通过材料和碰触部位的类型来判断水位的高低。
2.传感器回路：每个电极都与传感器回路连接。
当电极接触水时，回路将闭合。
当没有水时，回路就会断开。
这个过程将导致传感器输出一个数字信号，可以用来告诉控制系统水位的高低。
3.控制系统：传感器输出的数字信号需要传送到控制系统，以便系统知道何时需要打开或关闭阀门。
这个过程通常涉及一些自动控制器或程序，以确保系统能够自主地调整水位。
4.维护：水位传感器的正常工作需要考虑一些因素。
传感器应定期进行清洗和检修以确保其可靠性。
并要定期检查和更换电极，以确保水位传感器始终工作在最佳状态下。
压力传感器与水位控制 - 欢迎光临苏州科技学院数理学院
目录一引言 (1)二仪器使用方法 (2)（一）仪器使用方法 (2)三设计、制作、调试、实验过程 (2)（一）调研与设计阶段 (2)（二）传感器敏感元的封装与初测以及电路设计 (2)（三）传感器与控制系统入水实验....................... 错误！未定义书签。
四使用情况............................................ 错误！未定义书签。
附件：获奖证书.......................................... 错误！未定义书签。
压力传感器与水位控制制作人：黄孜诚，陈世怡，颜佳华指导老师：程新利，樊斌，朱春晓一引言压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境和民用生活领域，涉及水利、铁路交通、智能建筑、生产控制、航空航天、军工、石化、油井、船舶、机床、管道等众多行业。
目前传感器制作中，半导体材料占有重要的地位。
半导体单晶硅材料在受到外力作用时，产生肉眼根本察觉不到的极微小应变，其原子结构内部的电子能级状态发生变化，从而导致其电阻率剧烈的变化，由该材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应叫压阻效应。
人类在本世纪五十年代才开始发现和研究这一效应的应用价值。
利用压阻效应原理，采用三维集成电路工艺技术及一些专用特殊工艺，在单晶硅片上的特定晶向，制成应变电阻构成的惠斯顿检测电桥，并同时利用硅的弹性力学特性，在同一硅片上进行特殊的机械加工，集应力敏感与电力转换检测于一体的力学量传感器，称为固态压力传感器。
以气，液体压强为检测对象的则称为固态压阻压力传感器，它诞生于六十年代末期。
显然，它较之传统的膜盒电位计式，力平衡式，变电感式，变电容式，金属应变片式及半导体应变片式传感器技术上先进的多。
一般扩散型硅力敏电阻构成惠斯顿电桥，四个桥臂电阻应尽可能满足以下四个条件：1，等平均应力（绝对值）并最大限度利用应力；2，等压阻系数，利用纵向效应时，纵向压阻系数大，纵向应力大。
水位传感器原理及应用PPT学习教案
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谢谢！
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闸门
变速箱
轴 光电 编码器
重物
测量示意图
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增量式光电编码器工作原理
• 零点的判断：加装零点检测输出信 号
• 方向判断：安装两组光电检测装置 ，位置上相差1/4周期，输出信号差 90度。
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典型光电编码器
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闸门控制实例
某电厂引水渠道一共有7个闸门， 分别装有7套PLC闸门控制装置。 同时，控制装置通过光纤和计算 机监控系统相连，实现远程控制 和监视。
闸门上、下限判断及故障判断（二） N Y 上限标志
清开、关命令
开度接近下限？ Y
N 下限开关闭合？
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B N
下限标志 Y
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1、如何实现上位机进行闸门操作？ 2、如何实现现地、远方操作？ 3、如何指定操作时位置？（位置控制 ） 4、如何进行速度计算？计算速度有何 作用？
思考一下问题
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操作说明： 闸门控制、操作原理
闸门的开关是通过电机正反转完成，当电机运 行时，带动闸门的螺杆上或下运行，从而控制 闸门的开关；
无论开启还是关闭闸门，先打开电机的锁定。 当不操作时，关闭锁定，避免闸门在重力的作 用下自动关闭；
闸门可以在任意设定高度停止；
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信号输入
落锁定到位
第20页共32页wdjkplcwdjkplc型闸门控制装置型闸门控制装置s7s7200plc200plcs7s7200plc200plc三相异步电机ioio模块ioio模块adad电量变送器开度测量12位绝对式编码器数据线状态反馈触摸屏通信输出到计算机监控系统停止上升故障复归下降远方就地接触器及热继电器空开软启动装置软启动装置上限位下限位信号输பைடு நூலகம்指示灯拔落锁定拔锁定到位420ma落锁定到位第21页共32页闸门控制闸门控制plcplc程序框图部分程序框图部分抜锁定开始延时开闸门操作有故障
EdukitPA设备的两点液位控制操作
Edukit PA设备的两点液位控制操作发布时间：2021-11-06T04:15:06.845Z 来源：《探索科学》2021年9月下18期作者：王志铃刘昕雅[导读] 近年来，随着我国对环境工程的重视,越来越多的高效环境净化设备和技术被开发出来。
其中，德国费斯托公司生产的Edukit PA是世界技能大赛水处理技术项目的指定设备，通过组装Festo edukit PA设备可以轻松、无危险学习过程控制技术和自动控制技术的入门知识，借助了解到污水处理厂的工艺流程。
本文讨论edukit PA设备的液位两点控制。
南京技师学院王志铃刘昕雅摘要：近年来，随着我国对环境工程的重视,越来越多的高效环境净化设备和技术被开发出来。
其中，德国费斯托公司生产的Edukit PA是世界技能大赛水处理技术项目的指定设备，通过组装Festo edukit PA设备可以轻松、无危险学习过程控制技术和自动控制技术的入门知识，借助了解到污水处理厂的工艺流程。
本文讨论edukit PA设备的液位两点控制。
关键字：水处理 festo设备自动化控制技术两点控制 FESTO edukit PA硬件结构（如图1所示）主要由底座型材、水泵、导管、连接装置、超声传感器、流量传感器、电容传感器、压力传感器、上端容器、下端容器、电控制模块组成。
它由底部一个24V的水泵来实现上下水箱的供水，泵的电路图如图2所示。
当PUMP_ON打开时，通过一个继电器的常闭触头，信号从A1（手动控制模式）触点进入控制器，对泵进行机械控制，此时A2（自动控制模式）连接高电平不起作用。
当继电器KF1线圈得电，A2（自动控制模式）对泵进行0-10V电压的软件控制;本文讨论如何利用电容传感器并改造电路，实现水箱的两点液位控制。
例如用两个电容传感器使下水箱的液位保持在1L和2.5L之间。
那么在1L和2.5L的位置安装2个电容传感器，当水位到达一定高度，对应的电容传感器探测到液位，传感器导通得电。
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目录
一引言 (1)
二仪器使用方法 (2)
（一）仪器使用方法 (2)
三设计、制作、调试、实验过程 (2)
（一）调研与设计阶段 (2)
（二）传感器敏感元的封装与初测以及电路设计 (2)
（三）传感器与控制系统入水实验....................... 错误！未定义书签。
四使用情况............................................ 错误！未定义书签。
附件：获奖证书.......................................... 错误！未定义书签。
压力传感器与水位控制
制作人：黄孜诚，陈世怡，颜佳华
指导老师：程新利，樊斌，朱春晓
一引言
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境和民用生活领域，涉及水利、铁路交通、智能建筑、生产控制、航空航天、军工、石化、油井、船舶、机床、管道等众多行业。
目前传感器制作中，半导体材料占有重要的地位。
半导体单晶硅材料在受到外力作用时，产生肉眼根本察觉不到的极微小应变，其原子结构内部的电子能级状态发生变化，从而导致其电阻率剧烈的变化，由该材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应叫压阻效应。
人类在本世纪五十年代才开始发现和研究这一效应的应用价值。
利用压阻效应原理，采用三维集成电路工艺技术及一些专用特殊工艺，在单晶硅片上的特定晶向，制成应变电阻构成的惠斯顿检测电桥，并同时利用硅的弹性力学特性，在同一硅片上进行特殊的机械加工，集应力敏感与电力转换检测于一体的力学量传感器，称为固态压力传感器。
以气，液体压强为检测对象的则称为固态压阻压力传感器，它诞生于六十年代末期。
显然，它较之传统的膜盒电位计式，力平衡式，变电感式，变电容式，金属应变片式及半导体应变片式传感器技术上先进的多。
一般扩散型硅力敏电阻构成惠斯顿电桥，四个桥臂电阻应尽可能满足以下四个条件：1，等平均应力（绝对值）并最大限度利用应力；2，等压阻系数，利用纵向效应时，纵向压阻系数大，纵向应力大。
因为横向压阻系数的符号相反，抵消纵向效应，要求此时横向电阻系数小，横向应力小。
反之亦然；3，等电阻值，要求电阻有相同的几何形状与尺寸，同时扩散掺杂尽量接近；4，等温度系数和等灵敏度系数，要求掺杂相同，电阻位置尽量接近。
本作品利用晶体硅材料作为敏感元制作传感器，敏感元输出设计成开环形式，可用桥臂并联电阻法和串接电阻法调平衡，而且补偿热零点漂移和灵敏度漂移也较方便，也可以用万用表直接测定四个桥臂力敏电阻的阻值。
通过封装工艺和电路设计把芯片敏感元感应信号转化为可直读的电信号，可以放入水中测量水压变化，得知水位高度，信息反馈到控制系统以控制进水和水深。
二仪器使用方法
（一）仪器使用方法
在使用时电源采用12V供电，传感器放入水箱底部，通过测量水压换算成水的深度，当水位低于设定值时，控制系统启动水泵工作，水箱开始放水，当水压达到设定值，即水深达到要求时，控制系统让水泵停止工作，实现入水的自动控制。
（二）仪器主要组成
本作品主要构成：传感器，信号转换部分，控制系统，水泵，水箱。
三设计、制作、调试、实验过程
（一）调研与设计阶段
根据使用要求进行充分调研和了解压力传感器的制作过程，根据制作工艺制定作品完成计划，分为三个步骤：传感器敏感元的封装，传感器转换电路的设计，产品入水试验。
（二）传感器敏感元的封装与初测以及电路设计
1传感器封装
（1）静封
将用酒精和丙酮清洗芯片和玻璃环。
待静封芯片用干净的镊子夹取放在已经预热好的衬底上，用镊子夹取玻璃环，抛光面向下。
平稳的放在芯片上，使芯片图形处于玻璃环内孔的中央，移动烙铁至玻璃环正上方，烙铁下降，使烙铁头接触玻璃环上表面。
转动静封控制台的调压器旋钮，进行加压，保持1～2分钟，待玻璃环和芯片完全封上为止。
图 3 利用封接机进行静封
（2）压焊
待压焊的芯片放在已经预热的衬底上，使芯片处于显微镜的视野中，调节显微镜的放大倍数，使待压焊芯片的压焊点清晰可见。
用镊子夹取金丝使一端在酒精灯火焰上烧成一个球型，将金丝球移至待焊芯片的压焊点中央。
移动劈刀至焊点上端，劈刀下降，加压力使金丝和芯片压在一起。
劈刀上升，离开已压焊点位置。
继续压焊其他焊点，至5个焊点压完结束。
（3）初测
将压焊好的芯片上的5根金丝焊接到测试电路板上，进行时漂和温漂测试。
时漂测试在常温下进行，在桥臂上添加恒流源，电流为1mA ，每隔一小时测试记录一组数据，计8小时；选择时漂合格的芯片进行温漂测试，测试时温度从30℃－60℃，根据温漂的结果计算补偿电阻，加入补偿电阻使电压输出偏移小于0.3V 。
（4）装配
用硅胶滴到玻璃环内侧底部，固定金丝，在玻璃环表面涂上AB 胶。
在装配的芯座内滴入硅胶防绝缘；芯座外部螺纹一半处涂好AB 胶，壳体内涂好AB 胶，留两道螺纹，把芯座旋入壳体进一半后，涂剩下部分AB
胶，继续旋入，并用牙签抹去多余胶水，用镊子旋转固定，并把在集成图1 传感器芯片
图2 玻璃环
电路板贴到芯座上固定。
固化30分钟后，放入60℃烘箱烘烤1小时固化。
冷却后用镊子把金丝分开并放在与电路板电极最接近的一处，并用电烙铁焊接金丝与相应电极，之后在电极上焊接测试引线。
（5）测试
装配好的传感器接入测试电路板，先进行时漂测试，合格的进行温漂测试，并计算相应的补偿电阻。
（6）电器连接
根据上述步骤后得到的元件和补偿电阻进行固定连接，焊接输入输出引线，整体装入外壳内，旋好；
（7）焊接
利用激光焊接机焊接接缝；
（8）检漏
焊接后，壳体引线处接入高压气体套管，放入酒精内，观察是否有气泡，如果无气泡说明焊接情况合格，可以使用。
（9）标定
检测合格的器件敏感元接入可控制高压气体，引线输入端接入外接恒流源，输出端接入万用表，条件气体压强，记录输出电压。
找出压强和输出电压的关系。
图4 固定玻璃环
图5 引线焊接后器件。