SC01A 水位检测感应器设计方案
基于单片机水位检测仪控制系统的设计
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1绪论 .. (2)1片机高塔水位控制系统 (2)2术参数和设计任务： (2)3设计背景 (2)4设计意义 (3)2 51单片机基础 (4)2.1单片机概述 (4)3硬件设计 (6)3.1、单片机最小系统电路设计 (6)3.2、水位检测传感器的选用 (7)3.3、稳压电路的设计 (8)3.4、光报警电路的设计 (8)3.5、水泵的介绍 (9)3.6、继电器控制水泵加水电路 (10)3.7、电源电路 (12)4设计语言及软件 (13)4.1汇编语言介绍 (13)4.2wave6000软件介绍 (13)4.3Proteus软件介绍 (15)5软件设计 (18)5.1、系统原理 (18)5.2、系统结构图 (18)5.3、控制方案说明 (19)5.4、系统组成及原理 (19)5.5系统总原理图 (21)5.6系统总程序如下 (22)5.7低水位的程序设设计 (24)5.8中水位程序设设计 (24)5.9高水位程序设设计 (24)5.10故障程序设设计 (25)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1片机高塔水位控制系统本课程设计要求：在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。
低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。
本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。
2术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对高塔进行水位的控制；2、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制；3、光报警显示系统电路，采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况4、水泵加水电路由继电器进行控制；5、分析工作原理，绘出系统结构原理图及流程图；3设计背景目前，水位控制在日常生活及工业领域（工厂，农场，学校等用水量大的场所）中应用相当广泛，比如水塔，地下水，水电站情况下的水位控制。
传感器液位检测项目设计方案
（1）IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路信号。
（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。
（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选道对应关系如表11.3所示。
（a）
（b）
图2.2电源模块设计系统组成框图
如下图2.3所示电路为5V直流电源输出具体电路设计，其中电路的核心集成芯片7805是一种价格便宜、应用广泛的线性稳压器电子元件，其采用TO-220的封装形式，可以提供1A的最大工作电流，且由于部具有过压过流保护，使整机的电源电路稳定，性能可靠。
图2.3 5V直流电源输出电路设计
（4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。
图2.5 ADC0808外围电路图
表2.1地址信号与选道的关系
地址
选道
ADDC
ADDB
ADDA
（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。
（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。
2)部结构和外部引脚
ADC0808的部结构和外部引脚分别如图2.4和图2.5所示。部各部分的作用和工作原理在部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下：
1.2方案2：
该方案与方案1小异，除控制外，其它没什么区别。方案1采用的是单片机控制，而在方案2中我才用的是PLC控制。PLC采用的是循环扫描的工作方式、通过自诊断、通信处理、扫描输入、刷新输出这五个工作过程来完成一个周期。但是，利用PLC控制价格比较昂贵，需要的其他硬件较多，使得安装显得不方便，且占用空间大。
课程设计水位传感器
课程设计水位传感器一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
通过本课程的学习，学生将了解水位传感器的原理和应用，掌握使用水位传感器进行水位监测的基本技能，培养对科学技术的兴趣和好奇心，提高解决实际问题的能力。
具体学习目标如下：1.知识目标：了解水位传感器的原理、结构和特点；掌握水位传感器的使用方法和技术指标。
2.技能目标：能够正确安装和调试水位传感器，进行水位监测实验；能够分析实验数据，并用水位传感器解决实际问题。
3.情感态度价值观目标：培养对科学技术的兴趣和好奇心，提高对水位监测技术的重要性的认识，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括水位传感器的原理、结构、特点和使用方法。
具体安排如下：1.第一课时：介绍水位传感器的原理和结构，讲解水位传感器的工作原理和构成部分。
2.第二课时：介绍水位传感器的特点和应用领域，讲解水位传感器在不同行业中的应用案例。
3.第三课时：讲解如何正确安装和使用水位传感器，进行水位监测实验。
4.第四课时：分析实验数据，用水位传感器解决实际问题，如水位预警、水位控制等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解水位传感器的原理、结构和特点，以及使用方法和技术指标。
2.讨论法：用于分析实验数据，解决实际问题，引导学生主动思考和探索。
3.案例分析法：通过分析水位传感器在不同行业中的应用案例，让学生了解水位传感器的应用领域。
4.实验法：让学生亲自动手进行水位监测实验，培养学生的实践操作能力和解决问题的能力。
四、教学资源本课程所需的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选用《水位传感器应用手册》作为主教材，辅助以相关的水位传感器教材和实验指导书。
2.参考书：提供水位传感器的原理、结构和特点的相关参考书籍，供学生自主学习和深入研究。
基于电磁感应技术的液位测量仪器设计
基于电磁感应技术的液位测量仪器设计电磁感应技术是一种广泛应用于液位测量领域的技术，其原理是利用液位高度的变化来改变感应线圈中的电感值，进而实现液位高度的测量。
传统的液位测量仪器往往存在精度不高、稳定性差、易受外界干扰等问题，为了解决这些问题，研究人员开始尝试。
本文将从电磁感应技术的基本原理入手，探讨如何设计一种高精度、稳定性好的液位测量仪器。
首先，我们需要了解电磁感应技术是如何实现液位测量的。
在液位测量系统中，通常会设置一个发射线圈和一个接收线圈。
发射线圈中会通过交流电源产生一个交变磁场，当液位高度发生变化时，液体介质的磁导率也会发生变化，导致接收线圈中感应出的电压发生变化。
通过测量这个电压的变化，我们就可以得知液位高度的变化情况。
根据这个原理，我们可以设计出一种基于电磁感应技术的液位测量仪器。
为了提高液位测量仪器的精度，我们需要考虑多种因素。
首先是线圈的设计。
线圈的形状、大小、匝数等参数都会影响到感应效果，因此需要进行精确的设计与优化。
其次是信号处理部分。
由于液位变化引起的感应电压往往十分微弱，容易受到噪声干扰，因此需要进行信号放大和滤波处理，以确保输出信号的稳定性和准确性。
另外，还需要考虑到液体介质的特性，不同介质的磁导率不同，因此在设计时需要考虑到不同液体介质对测量结果的影响。
除了以上几个方面，还有许多其他因素会影响液位测量仪器的性能。
例如温度对测量精度的影响、外界干扰的抑制、仪器的功耗和体积等。
在设计液位测量仪器时，需要综合考虑这些因素，通过合理的方案设计和优化，才能够实现一个高性能的液位测量仪器。
近年来，随着人们对工业生产过程精度要求的提高，对液位测量仪器的设计需求也越来越高。
采用基于电磁感应技术的液位测量仪器不仅可以提高测量精度，还可以避免接触式测量带来的交叉感染、介质污染等问题，因此备受关注。
通过对电磁感应技术的深入研究，不断优化设计方案，相信基于电磁感应技术的液位测量仪器将在工业领域发挥越来越重要的作用。
水位监测报警系统的设计
水位监测报警系统的设计概述：设计目标：1.准确度高：能够准确测量水位的变化并实时反馈数据。
2.稳定性好：对环境变化和外部干扰具有一定的抗干扰能力，以保证系统稳定运行。
3.实时性强：及时监测水位变化并在必要时发出警报。
4.简单易用：用户友好的界面和操作方式，方便日常运维。
硬件设计：1.传感器选择：选择一种高精度的水位传感器，例如压力传感器或超声波传感器。
2.控制核心选择：采用嵌入式控制器作为控制核心，具有较强的处理能力和数据处理能力。
3.数据存储：选择合适的存储设备，如SD卡或闪存芯片，用于存储水位数据。
4.通信模块：增加无线通信模块，使系统能够与远程服务器进行数据交换。
5.电源管理：使用稳定可靠的电源模块，保证系统的正常工作。
软件设计：1.传感器数据采集：通过嵌入式控制器对传感器数据进行采集，实现对水位变化的准确测量。
2.数据处理：对采集到的传感器数据进行分析和处理，滤波处理以提高数据的准确性和稳定性。
3.报警机制：设置合理的阈值，当水位超过或低于预设阈值时，触发报警机制，及时发出警报。
4.数据存储和管理：将处理后的数据存储在存储设备中，提供查询和管理接口，方便用户查看历史数据。
5.远程通信：通过无线通信模块，将实时数据上传到远程服务器，实现远程监控和管理。
系统工作流程：1.传感器采集：传感器对水位进行采集。
2.数据处理：处理采集到的数据，滤波和去噪处理。
3.报警判定：判断当前水位是否超过或低于设定的阈值，触发报警。
4.报警方式：发出报警信号，例如声音、灯光或短信提醒。
5.数据存储：将处理后的数据存储在本地设备中，以便日后查询和分析。
6.远程通信：将实时数据通过无线方式上传到远程服务器，实现远程监控和管理。
总结：水位监测报警系统通过传感器对水位进行监测，并通过嵌入式控制器进行数据处理和报警判断，可以实现对水位变化的准确监测和及时报警。
此外，通过远程通信功能可以实现对水位变化的远程监控和管理。
该系统可广泛应用于水利、城市防洪等领域，在提高水位监测准确性和及时性方面发挥重要作用。
水位控制产品设计方案模板
水位控制产品设计方案模板设计方案模板一、引言本文旨在提供一种水位控制产品的设计方案模板，以帮助设计师和工程师们更好地进行产品设计和开发工作。
水位控制产品在各种领域具有广泛的应用，如水处理、污水处理、环境保护等。
本方案模板将涵盖产品需求分析、设计原则、关键技术参数等方面。
二、产品需求分析1. 定义需求：明确水位控制产品的功能和性能需求，如控制精度、施工环境、工作温度范围等。
2. 用户分析：了解目标用户群体的特点、需求及使用场景。
考虑用户对产品的易用性、可靠性、安全性等方面的要求。
三、设计原则1. 可靠性：确保产品在各种环境下能够稳定工作，具备较高的抗干扰能力。
2. 精准度：保证产品具备较高的控制精度，满足用户对水位控制的精确要求。
3. 兼容性：兼容不同系统和设备，与现有设备能够无缝集成。
4. 可维护性：设计易于维修和保养的产品结构，减少维护成本和频率。
5. 安全性：确保产品在操作和使用过程中不对人或环境造成伤害。
四、关键技术参数1. 工作原理：简要描述水位控制产品的工作原理，如浮子式、压力式等。
2. 控制精度：明确产品能够实现的水位控制精度，例如控制误差在多少范围内。
3. 接口标准：定义产品的接口标准，包括电气接口、通信接口等。
4. 工作范围：指明产品能够适用的水位范围，包括最小和最大水位限制。
5. 可靠性指标：定义产品的可靠性要求，如平均故障间隔时间（MTBF）、可靠性重要性指标等。
五、产品设计方案1. 结构设计：陈述产品的整体结构设计思路，包括外形结构、内部零部件布局等。
2. 控制算法：阐述产品采用的主要控制算法，确保产品能够准确控制水位。
3. 功能模块设计：按照模块化原则，介绍产品的各个功能模块，包括传感器、控制器、执行器等。
4. 电路设计：描述产品的电路设计原理，包括传感器信号采集、数据处理、驱动电路等。
5. 通信设计：若产品需要与其他设备进行通信，说明通信方式和协议。
六、产品测试与验证1. 测试方法：介绍针对产品功能和性能进行的测试方法，包括实验装置、测试参数等。
简单的水位控制电路设计
简单的水位控制电路设计
一个简单的水位控制电路可以使用一个水位传感器和一个继电器来实现。
步骤如下：
1. 将水位传感器安装在水箱或液体容器中，确保传感器的位置能够准确地检测到水位的变化。
2. 将传感器的信号线连接到一个比较器电路的输入端。
比较器电路可以使用运算放大器来实现。
输入端的另一端连接一个可调阈值电位器。
根据实际需求，通过调节阈值电位器的阈值来设置水位的上下限。
3. 比较器的输出连接到一个继电器电路。
继电器是一个电磁开关，可以用来控制其他电气设备的开关。
4. 将继电器的输出端连接到需要控制的设备，例如水泵或阀门。
当水位超过或低于设定的阈值时，比较器的输出会触发继电器，从而打开或关闭设备。
需要注意的是，这只是一个简单的水位控制电路设计，可能需要根据实际需求进行调整和改进。
液位检测光纤传感器系统设计
液位检测光纤传感器系统设计Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】北京化工大学检测技术及仪器题目：液位检测光纤传感器系统设计专业：测控技术与仪器班级：测控1303姓名：孙应贵学号：1检测系统构成光纤液位传感器的结构如图所示传感器的主要组成部分有：双膜盒光纤位移探头和防水支撑结构。
双膜盒是水压变化的敏感组件膜盒中央为光滑平面近似反射平面，为提高反射光强度可以在膜盒中央粘贴一个小反射镜水压变化时双膜盒的1个膜片均发生形变:状态。
在实验装置中，光纤采用多光束光纤。
光纤分布呈半圆状、投射光纤输出端和接受光纤接收端纤芯直径为1mm膜盒内部为低真空状态。
测量时调整探头位置，将探头位置设置在输出特性曲线中较为灵敏的位置上。
当水面升高引起压力增加时，膜盒压缩、间隔增大,若压力减小时，膜盒膨胀，间隔减小。
光纤液位传感器的系统框如图3所示。
主要包括：光纤位移探头、双膜盒检测器、LED的光功率进行控制.由脉冲发生模块产生较为稳定的脉冲信号通过比较放大模块和激光管驱动电路驱动 LD背向光检测器接收的光功率并将其转化为电信号。
此信号通过调理电路处理后送到比较放大模块，与脉冲信号进行比较放大，并再次送入激光管驱动电路，完成对LD 光功率的稳定控制，使LD的光功率在一个很小的范围内波动。
激光器的驱动电路采用射极偏置电路。
它是交流放大电路中最常见的一种基本电路。
电路设计如图5所示。
信号调理电路信号调理电路包括光电流的ＩＶ及前置放大电路（图７）．带通滤波电路真值转换电路和后置放大电路．从出射光纤接受的信号中含有背景光噪声．经过前置放大后，需要从其中得到可用信号．所以在前置放大后需要带通滤波电路将其中有用信号提取出来．考虑到前置放大器工作的稳定性，放大器的电流电压转换系数不宜太大．在光信号较弱的情况下，前置输出的信号较小．因此，调理电路中的带通滤波器采用带增益的有源滤波器．如图８所示．4系统测量结果与讨论系统的稳定性主要取决于电源的稳定和光源的稳定性。
-水位传感器
水位传感器（水位报警器）一、实验目的（设计要求）①如图示，制作一个水位报警器②通过资料和文献查阅（培养文献资料查阅能力），文献资料5篇以上（必须是书籍或专业期刊的文献资料，课程教材不算），并分别说明从这些文献中获得哪些知识和信息；设计一个BJT水位报警器（电路设计能力）；可以使用提供电路图，也可以自行设计其他电路实现水位报警。
电路的工作电压不高于+12V；③注意晶体管和闸流管型号可以自选；④实际制作水位报警器；自己设计实验方案（培养实验设计能力），测试水位报警器的的工作特性，记录并分析。
改变基极偏置电阻，测试的水位报警器的特性。
⑤实验报告限定在3页内（包括文献阅读概述、典型电路设计、设计电路的仿真、电路性能参数测试数据的记录、输入输出波形绘制、测试数据结果分析）。
二、设计原理1、实验电路工作在3V直流电下，闸流管(又叫晶闸管或可控硅)在实验中其开关作用，控制蜂鸣器所在支路通断；2、耳机插头起到控制水位作用，当水位到达耳机插头所在高度时，耳机插头所在两根平行导线导通，C1815（2sc1815）三极管电路导通；3、控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通；4、EG间电流大于闸流管导通电流，闸流管AK导通，蜂鸣器所在电路导通，电路发出水位报警声。
5、实验用PCR606单向闸流管导通电流<=0.2mA；三、设计方案及所用原件原件介绍：可控硅--是可控硅整流元件的简称，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。
优点：具以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成本低等等，是比较常用的半导体器件之一。
实验选用原件：(1)PCR606单向可控硅:(2)c1815(2sc1815)三极管四、实验结果及数据(1)基极接100k时，I B=15uA，I E=4.76mA，V蜂鸣器=2.25V；(2)临界时，I B=690uA，I E=75.2mA，I A=2.2mA，V蜂鸣器=1.20V，临界现象：电压跳变至2.1V。
课程设计(论文)-水位传感器自动测试系统的设计模板
水位传感器自动测试系统的设计1 水位传感器的工作原理：水位传感器原理图如图1所示，主要利用电容传感器原理，其电容极板间的距离变化引起电容值的变化而达到水位测试的目的。
极板下边所连空心小球所受浮力的大小与极板的所受重力应满足应满足的条件如公式①，极板间的距离x代表着水位的高低，x与电容值应满足的公式如式②。
图1测试简易图m g≤ρgv ①C=ε A/x ②2测试方案：测试方案流程图如图3所示：由此流程图可以知道是利用电容传感器变化的电容值和高频震荡器电容并联，改变了频率，再由鉴频把它转化成电压信号，在进行放大输出，输出后的电压波形图如图3：图⑴，调频震荡：调频调制原理设载波y（t）=Acos（ω0t），这里角频率ω0为常量。
如果振幅A为常数。
让载波瞬时角频率ω（t）随调制信号x（t）做线性变化，则有：ω（t）=ω0+kx（t）=dθ（t）/dt式中的k为比例因子。
于是调频信号的总相角可以表示为：Θ（t）=∫ω（t）dt=ω0t+k∫x（t）dt+θ0频率调制一般用振荡电路来实现，如图4所示LC振荡电路，变容二极管调制器（电容传感器），组成的电路。
LC振荡电路该电路常用于电容，涡流，电感等传感器作测量电路。
将电容或电感作为调谐参数，则电路的震荡频率为：f0=1/2π√LC0 ③若电容C0的变化量为▲C，则上式变为：f=1/2π√LC0(1+▲C/C0)=f0/√1+▲C/C0 ④将上式按泰勒级数展开并忽略高阶项，得f≈f0(1-▲C/2C0)=f0-▲f ⑤式中：▲f=f0▲C/2C0 ⑥将式①代入式⑥可以得到：▲f= f0εxA/2 C0 ⑦有以上分析可以知道LC振荡电路的振荡频率f与调谐参数呈线性变化关系，亦即振荡频率受控于被测物理量（这里指C0）。
这种被测物理量转化为振荡频率的过程称为直接调频测量。
图4⑵鉴频电路：对调频波的解调也称为鉴频，鉴频的原理是将调频信号频率的变化相应的复原为原来电压幅值的变化。
水位传感器电路设计及液位参数测量算法
水位传感器电路设计及液位参数测量算法概述：水位传感器是一种用于测量液体水位的重要设备，广泛应用于水处理领域、水库、河流和海洋监测等场合。
本文将重点介绍水位传感器电路设计及液位参数测量算法的相关内容。
一、水位传感器电路设计：1. 概述：水位传感器电路设计主要包括传感器模块、信号放大模块和数据处理模块。
传感器模块通过测量液位高度将液位信息转换为电信号，信号放大模块将传感器输出的微弱信号放大至可以进行后续处理的范围，数据处理模块对放大后的信号进行处理并输出最终的液位参数。
2. 传感器模块设计：传感器模块主要有浮球式传感器、电容式传感器和压阻式传感器等。
在设计中需要根据实际需求选择适合的传感器类型，并考虑其灵敏度、精度、稳定性等指标。
同时，还需要合理安装传感器以确保传感器与液体的良好接触，以提高测量精度。
3. 信号放大模块设计：传感器输出的信号较为微弱，需要通过信号放大模块将其放大至可以进行后续处理的范围。
常用的信号放大电路包括差分放大电路、运放放大电路等。
在设计中需要考虑放大倍数、频率响应等因素，并对信号进行滤波处理以减少噪声干扰。
4. 数据处理模块设计：数据处理模块主要利用微处理器、单片机或FPGA等进行液位参数的计算和处理。
根据传感器输出的信号特点，可以通过编程实现液位的实时监测、报警和数据存储等功能。
在设计中还需要考虑数据传输接口与上位机的连接，实现数据的无线传输或有线传输。
二、液位参数测量算法：1. 概述：液位参数测量算法主要是根据传感器测量的液位信号，将其转换为实际的液位参数，如液位高度、液位百分比等。
常用的测量算法包括比例法、差值法和曲线拟合法等。
2. 比例法：比例法是根据测量的电信号和已知的电信号与液位之间的关系建立一个线性方程，通过求解该方程可以得到液位参数。
这种方法适用于线性传感器和较为简单的液位测量场合。
3. 差值法：差值法是通过将液位的起始标定点与结束标定点之间的电信号差值与液位的实际差值进行比较，通过插值运算或查表法得到液位参数。
水位传感器电路设计及液位检测算法
水位传感器电路设计及液位检测算法水位传感器是一种常用于测量水位的设备，广泛应用于各种工业和家用场景中。
本文将介绍水位传感器电路设计的基本原理和液位检测算法。
一、水位传感器电路设计原理水位传感器电路的设计目的是通过测量电阻或电容的变化来判断水位的高低。
常用的水位传感器电路设计原理有电阻式和电容式两种。
1. 电阻式水位传感器电路设计电阻式水位传感器是通过测量水位上浮或下降时导电液体与传感器金属接触长度的变化来实现的。
传感器金属材料通常为不锈钢或铜。
当水位上升时，液体与金属接触长度增加，导致电阻下降。
反之，当水位下降时，电阻上升。
电阻式水位传感器电路的设计关键是如何测量电阻的变化。
一种简单的方法是使用电压比较器，将传感器接在电阻分压电路中，通过比较输出电压以判断水位的高低。
另一种方法是使用数字电位器和微控制器，通过测量电位器的数值变化来判断水位的变化。
2. 电容式水位传感器电路设计电容式水位传感器是利用电容的变化来检测液位变化的。
当水位上升时，液体与传感器之间的介电常数变化，导致电容增加。
反之，当水位下降时，电容减小。
电容式水位传感器电路的设计关键是如何测量电容的变化。
一种常用的方法是使用充放电测量电路。
通过将传感器与一个已知电容相连接，在一个固定的时间内充电或者放电，通过测量电路中的电压或电流来判断电容的变化，进而判断液位的变化。
另一种方法是使用频率测量电路，通过测量充电或放电的周期来判断电容的变化。
二、液位检测算法液位检测算法的目的是通过传感器测量的电阻或电容值来判断水位的高低。
常用的液位检测算法有阈值比较法、差值比较法和滤波算法。
1. 阈值比较法阈值比较法是一种简单直接的液位检测算法。
该算法通过设置高阈值和低阈值，将测量得到的电阻或电容值与阈值进行比较，以判断水位的高低。
当测量值超过高阈值时，认为水位高；当测量值低于低阈值时，认为水位低；当测量值在高阈值和低阈值之间时，认为水位适中。
2. 差值比较法差值比较法是一种相对较精确的液位检测算法。
水位传感器的课程设计
水位传感器一、实验要求如图示，制作一个水位报警器。
二、资料查询晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。
晶闸管为半控型电力电子器件，它的工作条件如下：1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。
3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
门极只起触发作用。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
三、电路分析如实验要求中电路图。
当耳机插头没有接触水时，三极管B级与电路断开，三极管处于关断状态，晶闸管无法导通，蜂鸣器不工作。
当耳机插头插入水中（模拟水位到达传感器位置处）时，三极管B级经水接入电路，使得三极管饱和导通，此时晶闸管G级获得正向电压导通，蜂鸣器开始工作。
四、电路制作五、测试结果六、结果分析当100K电阻阻值增大的时候，在插头插入水中的前提下蜂鸣器会从响转为不响。
这可能是因为晶闸管阳极电流逐渐下降至无法维持保持导通的状态。
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1.概览1.1概述SC01 是单键电容触摸感应器，它可以通过任何非导电介质（如玻璃和塑料）来感应电容变化。
通过设置，SC01 可以应用于普通触摸按键开关、智能马桶人体感应、水位检测。
1.2特性◇普通按键应用。
◇智能马桶人体感应应用。
◇水位检测应用。
◇保持自动校正，无需外部干预◇按键输出经过完全消抖处理◇并行一对一输出◇ 2.5V ~ 6.0V 工作电压◇符合RoHS 指令的环保SOP8 封装1.3应用◇替代机械开关◇家庭应用（电视、显示器、键盘）◇玩具和互动游戏的人机接口◇门禁按键◇灯控开关◇密封键盘面板◇金属触摸按键1.4封装GND 1 8 VDDCMOD 2 SC01 7 MDCDC 3 6 OUTSOP8CIN1 4 5 CIN2封装简图1.5管脚管脚顺序名称类型功能1 GND Pwr 电源地2 CMOD I/O 接电荷收集电容3 CDC I/O 接灵敏度电容4 CIN1 I/O 触摸检测端5 CIN2 I/O 触摸检测端6 OUT OD 感应按键输出7 MD I/O 模式设置端8 VDD Pwr 电源管脚类型I CMOS输入I/O CMOS 输入/输出OD NMOS开漏输出Pwr 电源/地1.6管脚说明VDD, GND电源正负输入端。
CMOD电荷收集电容输入端，接固定值的电容，和灵敏度无关。
CDC接灵敏度电容，电容范围是最小5pf ，最大100pf。
根据使用环境选择合适的电容值，数值越小，灵敏度越高。
CIN1感应电容的输入检测端口。
智能马桶和水位检测应用时，接10PF左右的基准电容；普通按键应用时，接触摸按键输入。
CIN2感应电容的输入检测端口。
智能马桶和水位检测应用时，接触摸按键输入；普通按键应用时，管脚悬空。
OUT触摸输出端口。
端口内部结构为NMOS开漏输出，输出高阻或低电平。
MD工作模式设置端口。
1；当MD悬空时，芯片进入普通按键直接输出模式，检测到手指触摸，输出由高阻变低电平，手指离开后，输出由低电平变高阻。
2：当MD接GND时，芯片进入普通按键锁存输出模式：每次检测到手指触摸，输出电平翻转，状态锁存。
3：当MD接VDD时，芯片进入智能马桶人体感应或水位位检测模式，当检测到有人体靠近或者检测到液面到达刻度，输出由高阻变低电平，人体离开或液面低于刻度，输出变高阻。
2.芯片功能2.1初始化时间上电复位后，芯片需要120ms进行初始化，计算感应管脚的环境电容，然后才能正常工作。
2.2灵敏度设置灵敏度由CDC端口接的电容值决定。
数值越小，灵敏度越高。
2.3自校正在普通按键直接输出模式和普通按键锁存输出模式下，芯片根据外部环境温度和湿度等的漂移，芯片会一直调整按键的电容基准参考值。
如果检测到按键，芯片会停止校正一段时间，这段时间大约50秒，然后芯片会继续自校正，也就是说检测按键有效的时间不会超过50秒。
2.4智能马桶人体感应和水位检测在智能马桶人体感应或水位位检测模式下，CIN1端接10PF左右的基准电容，CIN2端接人体或水位触摸按键，当人体靠近或者液面达到刻度，检测到触摸按键的电容值大于CIN1上的基准电容值，OUT由高阻变低电平，直到人体离开或者液面低于刻度，输出才重新变成高阻。
2.5触摸反应时间每个通道大约每隔3ms采样一次。
经过按键消抖处理以后，检测到按键按下的反应时间大概是18毫秒，检测按键离开的反应时间大概是12毫秒。
所以检测按键的最快频率大概是每秒30次2.6输出逻辑触摸输出有两种状态：高阻或强低。
当MD悬空或者接VDD，检测到触摸时，输出强低，无触摸时，输出高阻。
当MD接GND，每一次触摸都会引发输出翻转，状态锁存。
MD悬空或者接VDD ：直接输出模式时段时段1 时段2 时段3 时段4 时段5 时段6动作芯片复位无触摸触摸无触摸触摸无触摸触摸输出高阻高阻低电平高阻低电平高阻MD接GND ：锁存输出模式时段时段1 时段2 时段3 时段4 时段5 时段6动作芯片复位无触摸触摸无触摸触摸无触摸触摸输出高阻高阻低电平低电平高阻高阻3.应用3.1应用电路1：普通按键模式（直接或锁存）注意事项:1. Cmod是电荷收集电容, 通常取值范围在1nf~10nf，典型值是4.7nf。
2. Cdc是灵敏度电容，取值范围是最小5pf，最大100pf, 电容取值越小，灵敏度越高。
2：智能马桶人体感应和水位检测模式注意事项:1. Cmod是电荷收集电容, 通常取值范围在1nf~10nf，典型值是4.7nf。
2.Cdc是灵敏度电容，取值范围是最小5pf，最大100pf, 电容取值越小，灵敏度越高。
3.以Cdc=10pf为例，说明C1设置过程。
C1电容大小应略大于CIN2脚上的寄生电容。
在成品状态下，给系统上电，若上电后，无水状态下，触摸输出低，说明C1过小，应该调大C1容值；若上电后，水位漫过检测点，触摸输出高，说明C1过大，应该调小C1容值。
在正常工作的情况下，C1和CIN2脚上寄生电容的差值越小，灵敏度越高，一般来说，C1应该比CIN2脚上的寄生电容大大约0.2PF左右。
C1电容应该用高精度COG或NPO电容。
经过调整后，得到最佳的电容值，然后将C1值固定下来。
4.详细参数4.1 额定值*工作温度-40 ~ +85ºC存储温度.-50 ~ +150ºC最大Vdd电压..-0.3 ~ +6.0V管脚最大直流输出电流.±10mA管脚容限电压.-0.3V ~ (Vdd + 0.3) Volts* 注意: 超出上述值可能导致芯片永久损坏4.2电气特性T A = 25℃特性符号条件最小值典型值最大值单位工作电压Vdd 2.5 6.5 V电流损耗Idd VDD=5.0V 0.8 mAVDD=3.0V 0.45 mA 上电初始化时间Tini 120 ms感应管脚电容范围Cin 2.5*Cdc1OUT输出电阻Zo delta Cin > 0.2pF 50 Ohm( NMOS开漏)delta Cin < 0.2pF 100MOUT输出灌电流Isk VDD=5V 10.0 mA最小检测电容delta_Cin CDC=5pf 0.2 pF1 如果感应管脚寄生电容超过2.5倍的Cdc电容，芯片不能正常工作（绝大多数情况无需考虑这个限制）4.3 封装尺寸图(SOP-8)SC01 水位检测demo 板使用手册一、应用电路图原理分析：水位检测的原理在于检测CIN2 引脚上电容与CIN1 引脚上电容差值，当CIN2 大于CIN1+0.2PF，则认为检测水，否则认为没有检测水。
通过检测调整CIN1 和CIN2 引脚上电容差值，可以定位具体的水位检测点。
由于PCB 板画好且结构固定好之后，CIN2 引脚的寄生电容就固定，所以对于应用者来说，调整CIN1 引脚电容C1 较为重要，最终调整的目标在于CIN1 与CIN2 引脚上的电容较为接近，此时灵敏度为最高。
CDC 为放电电容，从理论上上来推测，2*CDC>CIN 通道上的电容，不是非常特殊应用的场合，CDC 电容设定在15~20PF 较为合适。
二、Demo PCB 版图与实物图：三、运用环境搭建3.1 电压供电电压建议在3.0V~5.5V，对应的接线VDD 接板子+端，GND 接板子-端，如下图所示：3.2 输出方式SC01 为NMOS 开漏输出方式，建议外接10K 上拉，当检测到无水的时候，输出为高电平，当检测到有水的情况下，输出为低电平。
为了方便指示，本demo 板在上拉端接一个LED 灯指示对应水位输出。
如不需要LED 灯指示，可以将对应R4 元器件更改为6.8K 电阻。
对应的输出端口接板子O 端，如下图所示：3.3 触摸传感器水位检测的传感器，可以是平顶弹簧，螺旋弹簧，PCB 板铜箔或者铜针等材料。
本演示板使用是PCB 铜箔，如下图所示：注意：如果需要在demo 板子引线接其他传感器测试，需要重新按照调整规范重新校准水位点。
3.4 板子参数器件值精度封装材质说明R1 3K ±1% 0603R3 3K ±1% 0603CMOD 4.7nF ±5% 0603 COGCDC 20PF ±5%以上0603 NPO 有适当影响，精度越高越好，材质NPO 最佳C1 1.5PF ±0.05PF 0402 NPO 影响较大，要求精度更高，材质更好注意：此参数根据杯子壁厚2MM 去调整，不同的容器可能需要重新去调整，参考参数调整步骤。
四、参数调整步骤4.1 估算CIN2 通道电容值，确定CDC 电容值，通道电容与CDC 电容关系：2*CDC>CIN2。
常规的设计CIN2 电容一般会20PF 以内，我们固定20PF 电容去调整，注意CDC 电容，切勿在5PF 以内。
4.2 将PCB 固定在待测水位点，如下所示：4.3、固定好位置之后，我们接下来调整电容只有通道CIN1引脚上C1电容值。
4.3.1 估算电容通道CIN2 电容，选取C1 电容4PF 作为参考，开始调整。
给系统上电，往容器杯中注入水。
如果此时水位漫过检测点，触摸输出点仍然为高，指示灯不响应。
此过程说明C1 电容偏大。
则降低C1，继续测试。
如果一上电，或者加水水位还未达到检测点，触摸输出点为低，指示灯已响应，说明此过程C1 电容偏小，则需要往上调整电容，继续测试。
4.3.2 针对我们Demo 板，需要降低C1 电容，反复如上步骤去辨别水位是否偏高或者偏低。
4.3.3 当C1 电容定位1.6PF 的时候，此时当水位漫过检测点时候，触摸输出点为低电平，指示灯响应。
此时，C1 电容非常接近水位点，4.3.4 当C1 电容定位1.5PF 的时候，此时，水位刚好与检测点持平的时候，指示灯亮起。
4.3.5 当C1 电容定位1.3PF 的时候，此时，水位在略低于水位检测点的时候，指示灯亮起。
4.3.6 最终确定C1= 1.5PF 为最合适的水位检测点。
注意：此过程建议使用常见的高精度NPO 材质电容去作调整，精度越高越好，调整到待测水位点附近，也就是刚好靠近PAD 中间部位。
4.4 当电容调整到C1 值调整到接近触摸PAD 中间的部位的时候，固定C1 值，由于常规的电容值并没有那么齐全，此时可以通过调整CDC 电容，使得水位点更为精准，调试过程中，如果测试出现电容值大电容值刚好在水位检测上，而选择小一点的电容刚好在水位点下方，水位点刚好在两个电容值的中间，这个时候应该选择较为接近水位点的电容值，在通过微调CDC 引脚电容，如水位点偏高，适当降低CDC 电容值，如果水位点偏低，适当提高CDC 电容值，从实际测试总结来看，CDC 引脚上的电容的影响比C1 引脚上的影响差很多，所以CDC 可以用于做适当的微调功能。