电容式液位传感器课程设计-2[1]
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：电容式液位传感器
姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 一、概述电容式液位传感器常用作燃油、机油和冷却液液位的测量。
将电容式传感器放入燃油或冷却液中，随着燃油或冷却液液位高度h变化，引起电容电极间的电介质的不同并使电容变化，电容的变化引起了振荡周期的变化，通过计算振动频率，就能获知液面状态，如图1所示。
机油状态传感器是随时监控机油液位、机油品质、机油温度的传感器。
下面以大众机油状态传感器为例，说明其监测方法。
图1 电容式液位传感器的构造示意图二、功用电容式液位传感器的功用：1.检测液体的高度位置；2.作为仪表指示、警告的输入信号；3.测量液体的储液量。
三、原理机油状态传感器G1形电容器组成，安装于发动机油底壳上，该传感器由两个重叠安装的筒形电容器组成，如图2所示。
图2 构造原理示意图由图2可知，两根金属管作为电容器电极嵌套安装在电极之间，发动机机油作为电介质。
机油状态通过下面的传感器测得，作为电介质的机油因磨损碎屑不断增加以及添加剂的分解而使介电常数发生变化，相应的电容值将在传感器内的电子装置中被处理成数字信号，并作为发动机机油状态信息被传送给仪表电脑。
机油液位传感器在状态传感器的上部，他测量机油液位这一部分的电容值，该电容值会随着机油液位的变化而发生变化，并将由传感器电子装置处理成数字信号再送到仪表电脑。
四、案例图3 机油状态传感器电路图五、检测1.检测供给电源电压用数字式万用表对传感器1号端子进行工作电压检测。
用数字万用表直流20V档检测机油状态传感器1号端子，点火开关打开时，其电源端电压应是蓄电池电压。
2.检测搭铁线检测2号线与搭铁间电阻，正常值应为0Ω，否则说明搭铁不正常。
3.检测信号线参考电压检测2号线信号电压应在9.8-10.5V范围内。
在怠速时测量电压值应基本不变化。
4.查询故障码若机油液位传感器本身或者线路出现问题，会出现故障码。
5.波形检测运用示波器对机油状态传感器输出端的信号进行波形分析，可以进一步确定该传感器信号特征，该信号是一个脉冲矩形方波信号。
基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路的设计
基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路的设计电容式液位传感器是一种用于测量液体水平高度的传感器。
它基于充放电原理，通过测量电容器中电荷的变化量来确定液位高度。
在本文中，我们将介绍如何设计一种基于充放电原理的电容式液位传感器测量电路。
首先，我们需要了解电容器的基本原理。
电容器是由两个电极以及介质隔离层组成的设备。
当电容器两个电极上施加电压时，它们之间会形成电场。
电场越大，电容器电容就越高。
在液位传感器中，我们可以利用电容器的这种原理来测量液位高度。
具体来说，我们可以将电容器放在液体中，其中一个电极将是传感器底部，另一个电极将在液面上方。
因为液体的介电常数是已知的，我们可以使用液位高度来计算电容器的电容值。
测量电路分为两个部分：充电和放电。
在充电过程中，我们将电容器的一个电极接地，将另一个电极和一个恒定的电压源相连。
然后，我们使用一个计时器来计算电容器充电的时间。
充电时间取决于电容器的电容和施加的电压。
在放电过程中，我们断开电压源，并通过另一个计时器来计算电容器放电的时间。
电容器放电的时间取决于它的电容和接收器的输入阻抗。
通过测量充电和放电时间，我们可以计算电容器的电容值。
从而，我们就可以计算出液位的高度。
这是一个简单的电路，基本实现液位高度的测量，但在实际应用中，我们需要加以改进。
为了提高测量精度，我们需要使用更高分辨率的计时器以及更准确的电源。
我们也可以加入计算机或微控制器来读取和处理传感器的测量结果。
总之，基于充放电原理的电容式液位传感器是一种非常有用的测量设备。
只要我们合理设计传感器测量电路，利用计时器和恒定电源等工具，就可以实现准确测量液位高度，并在许多应用中得到应用。
完整版电容式传感器课程设计方案
引言硅压力传感器具有精度高、稳定性好等优点，在工业中广泛应用。
但是，由于硅材料本身的限制，使其无法用于高温和腐蚀等特殊环境中。
而陶瓷电容式压力传感器采用特殊陶瓷材料制作，具有抗腐蚀、耐高温等优点，弥补了硅压力传感器的上述缺点，可用于高温、腐蚀等特殊环境下。
现今，国内有大量的需求，但是还没有国内厂家能够生产。
因此，开发出一种实用的陶瓷压力传感器具有非常重要的现实意义。
陶瓷压力传感器通常采用多电容结构，在陶瓷膜片上同时烧结两个电容，一个作为参考电容，以消除温度对传感器输出的影响；另一个为测量电容，其变化量与传感器所受压力的变化量近似成正比，通过检测变化量就能得到传感器所受的压力。
沈阳大学课程设计- 1 -1 电容式传感器设计的目的与任务1.1电容式传感器设计的目的⑴巩固所学知识，加强对传感器原理的进一步理解；⑵理论与实际相结合，“学以致用”；⑶综合运用知识，培养独立设计能力；⑷着重掌握典型传感器的设计要点，方法与一般过程；⑸培养学生精密机械与测控电路的设计能力。
1.2电容式传感器设计的要求⑴设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、安全性、先进性及操作维修方便。
如果可以用比较简单的方法实现要求，就不必过分强调先进性。
并非是越先进越好。
同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能比较好的元件，不能单纯考虑简单、经济；⑵独立完成作业。
设计时可以收集、参考传感器同类资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。
不能简单地抄袭；⑶在课程设计中，要随时复习传感器的工作原理。
积极思考。
不能直接向老师索要答案和图纸。
⑷设计传感器测头机械机构方案，绘制总装图（CAD为工具），编写传感器设计说明书。
沈阳大学课程设计- 2 -沈阳大学课程设计 - 3 -2 传感器设计方案的选择设计一台电容式传感器 设计要求如下： ⑴量程范围：0～25Mpa ⑵工作电压 5V ⑶相应时间 <1ms ⑷稳定性 <0.2% ⑸温度范围 -40～125℃ ⑹抗绝缘性 >2KV ⑺相对误差 1% ⑻张力 S=100×106N/m一种测量介质介电常数变化的电容式传感器结构如图。
完整版电容式传感器课程设计方案
完整版电容式传感器课程设计方案一、课程概述本课程设计旨在介绍电容式传感器的原理、特点以及应用，通过实践操作和实验演示，培养学生的实际应用能力和创新思维能力。
课程设计涵盖了传感器的基础知识、电容式传感器的原理和构造、电容测量电路以及电容式传感器的应用场景等内容。
二、课程目标1.掌握电容式传感器的基本原理和构造；2.熟悉电容测量电路的设计与实现；3.理解电容式传感器在不同领域的应用；4.能够进行电容式传感器的实验操作和数据分析。
三、教学内容和方法1.电容式传感器的基础知识（4学时）-电容的基本概念和计算方法；-电容式传感器的分类和特点；-电容式传感器的工作原理。
2.电容式传感器的原理和构造（6学时）-电容式传感器的工作原理和应用范围；-常见的电容式传感器类型及其特点；-电容式传感器的结构和工作原理。
3.电容测量电路的设计（8学时）-常见的电容测量电路的设计原理；-电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-桥式电阻-电容（RC）电路的设计和实现；-电容式传感器的输出信号处理和放大。
4.电容式传感器的应用（6学时）-温度测量与控制；-液位检测与控制；-压力传感与控制；-人机交互与触控技术。
5.实验操作和应用案例（6学时）-实验操作：电容的测量和计算；-实验操作：电容式传感器的特性测量；-应用案例：温度测量与控制；-应用案例：液位检测与控制。
四、教学评价1.实验报告和作业：根据实验操作和应用案例，学生需提交实验报告和作业，考察其对电容式传感器的理解和应用能力。
2.课堂讨论和展示：鼓励学生在课堂上参与讨论，展示自己对电容式传感器的理解和实验操作的结果。
3.课程项目：以小组形式设计一个电容式传感器的应用项目，要求学生能够设计并实现一个基于电容式传感器的控制系统，考察学生的创新思维和工程实践能力。
五、教材参考1.《传感器技术与应用》（第3版），明山，高等教育出版社。
2.《电容式传感器技术与应用》（第2版），姚文奇，机械工业出版社。
电容式液位传感器课程设计 1
电容式智能液位仪目录目录摘要 (2)1.导言 (3)2.传感器 (4)2.1理想的电容式传感器 (4)2.2电路模型 (5)2.3传感器特性 (6)2.4传感器结构 (7)3.硬件电路设计 (11)3.1硬件电路划分 (11)3.2单片机的选用 (11)3.3直流充放电式电容测量电路设计 (13)3.4信号调理电路设计 (14)3.5单片机电路及模数转化电路设计 (15)3.6通信电路设计 (16)4.系统软件设计 (18)4.1编程环境与编程语言 (18)4.2软件总体设计 (18)5.电容测量电路的实验结果和分析 (19)5.1实验过程及结果 (19)5.2实验分析 (21)参考文献 (22)摘要设计一种多功能智能化液位检测装置，采用ATmega8作为硬件电路核心，以圆柱形电容探头为液位检测传感器，利用电容频率转换原理将电容变化为频率变化，利用单片机检测频率，软件计算液位高度。
本装置具有机械去液面波动，用软件进行温度修正、线性校正、用户自校正，通信和多液体选择等功能。
本文主要创新之处是提出一种适合于波动液面液位检测的智能液位仪，具有温度补偿、用户自校正和通信等功能。
本文设计了高度为100cm的柱形电容液位检测传感器，电容器具有结构简单，电路实现容易，利用555振荡电路实现了电容到频率的转换，利用程序实现频率到高度转换，理论正确可靠，推算过程合理，利用软件分段修正减小了线性误差。
在电容的两端装有液位缓冲器，采用机械的方式减小液面波动。
由实验测试可知，本液位检测装置性能稳定，检测可靠，测量精度达到1cm, 分辨率可0.1cm，达到车载式喷雾机液位检测的要求。
利用此方案可根据需要设计各种量程的液位检测装置，适用性较广。
·2·1.导言河流、水库或容器的液位可以通过测量浸在液体内两电极间的电容而进行监控。
使用电容式传感器进行液位测量，具有以下优点：低成本（即对于传感器有比较成熟的技术）、低功耗、高线性度、对应用场合的几何形状有较高的适应性。
电容式传感器教学设计案例
电容式传感器教学设计案例引言电容式传感器是一种常见的传感器，它通过测量电容的变化来检测目标物体的一些特征，如接近程度、湿度、液位等。
由于其在工业自动化和电子应用等领域的广泛应用，电容式传感器成为了教学中不可或缺的重要内容。
本文将以一个电容式传感器的教学设计案例为例，介绍如何有效地在课堂上教授电容式传感器的原理和应用。
一、教学目标本教学设计的主要目标是通过一个具体的案例，使学生掌握电容式传感器的工作原理、电路连接方法以及实际应用。
具体而言，学生应能够：1. 理解电容式传感器的原理及其在实际应用中的作用；2. 掌握电容式传感器的基本电路连接；3. 进行电容式传感器的实验操作，并对实验结果进行分析和解释；4. 进一步拓展思维，探索电容式传感器在其他领域中的应用。
二、教学内容1. 电容式传感器的原理介绍首先，通过讲解电容的概念和计算公式来引出电容式传感器的原理。
然后，详细介绍电容式传感器是如何通过测量电容的变化来实现目标物体特征的检测的，如接近程度、湿度、液位等。
2. 电容式传感器的电路连接方法在此部分，教授学生如何正确地连接电容式传感器至电路中，并讲解不同连接方式的优缺点。
通过实际操作，学生可以更深入地理解电容式传感器的电路连接，并掌握相关的实验技能。
3. 电容式传感器实验设计在实验设计部分，提供一个具体的实验案例，如使用电容式传感器测量液体的液位。
首先，讲解实验的目的和步骤，然后引导学生进行实验操作，并记录实验数据。
通过实验结果的分析和讨论，学生能够理解电容式传感器在该实验中的作用和应用。
4. 实验结果分析与展示学生应根据实验结果进行数据处理和分析。
他们可以使用图表、表格等形式，将实验数据以直观的方式展示出来，并进行结果解释。
此外，还需引导学生进行实验结果的讨论，探究实验中可能存在的误差和改进方法。
5. 拓展应用探索本部分将引导学生思考并探索电容式传感器在其他领域的应用。
可以提供一些案例或问题，如如何使用电容式传感器检测物体的重量、如何利用电容式传感器设计接近开关等，以激发学生的创造力和探索精神。
传感器课程设计基于电容压力传感器的液位测量系统设计
目录一、项目叙述 (1)二、电容式液位传感器的结构与测量原理 (1)2.1电容式液位传感器的结构 (1)2.2电容式液位传感器的工作原理 (2)三、测量电路设计 (3)3.1测量电路 (3)3.2整流电路 (6)3.3放大电路 (7)四、误差分析 (8)4.1机械结构参数的影响 (8)4.2测量电路的影响 (8)五、结论 (8)六、明细表 (9)d AC ε=基于电容压力传感器的液位测量系统设计一、项目叙述在工业自动化生产过程中，为了实现安全快速有效优质的生产，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制使生产结果更趋完善。
二、电容式液位传感器的结构与测量原理2.1电容式液位传感器的结构电容式传感器是把被测的非电量转换为自身电容量变化的一种传感器。
这些被测量是用于改变组成电容器的可变参数而实现其转换的。
电容式传感器的基本工作原理可以用最普通的平行极板电容器来说明。
两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为：（1）公式中 ε—— 电容极板间介质的介电常数；A ——两平行板所覆盖的面积；d ——两平行板之间的距离。
因此只要改变其中的一个参数，就会引起电容量的变化，根据这一电容结构关系可构成变极距电容传感器，变面积型电容传感器和变介质型传感器、用于测量液位的电容式传感器。
是利用容器中的物料为恒定的介电常数时，极间电容正比于液位的原理而构成的，并应用电子学方法测量电容值，从而探测液面位置信息。
特点是液位测量只与电容结构有关，与物料的密度无关 根据这一特点，可采用圆筒形结构构成变面积型的液位传感器，这种传感器结构的探头是由这两个电极极板构成，通过气、液或料相介质的高度不同引起极间电容改变来探测物面位置的。
其结构十分简单轻巧，便于安装、维护与使用。
电容式液位传感器的电极结构如图1所示。
图1适用于导电容器中的绝缘液体的液位测量，且容器为立式圆筒形，容器壁为一极，沿轴线插入裸金属棒作为另一极电极，其间构成的电容 C X 与液位成比例，也可悬挂带重锤的软导线作⎪⎭⎫ ⎝⎛H =d D Cln 2122πε()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d D H H C ln 21011πε()101120ln 2H C d D C K +=H -⎪⎭⎫ ⎝⎛+εεπ()()[]1120112101ln 2ln 2ln 2H -+H ⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛H -H εεεππεπεd D d D H d D 21C C C X +=为电极。
电容式液位传感器的设计
电容式液位传感器的设计李一峰;吴振陆;樊海红【摘要】设计了一种基于单片机的电容式液位传感器，主要由单片机系统、555定时器、液晶显示屏组成。
单片机作为主要控制的部分，控制系统所有的部分，接收555定时器方波信号并读取出其频率，将频率转换成液位高度，显示到LCD1602液晶显示屏幕上，软件计算液位高度，减小了电容与频率转换的线性误差，最终实现算法的设计。
%Capacitance type liquid level sensor based on single chipwas designed. The system consists of single-chip microcomputer system, 555 timer, LCD screen. Single chip microcomputer, as the main control part, control all part of the system, receive a 555 timer square wave signal and read out the frequencywhich is transformedinto the height of liquid level and is displayed on the LCD1602 liquid crystal screen.The liquid level height is calculated by software, by reducing the linearity error of capacitance and frequency conversion,and finally the algorithm is designed.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P90-94)【关键词】电容式液位传感器;555定时器;多谐振荡电路;频率转换【作者】李一峰;吴振陆;樊海红【作者单位】广东海洋大学信息学院，广东湛江524088;广东海洋大学信息学院，广东湛江 524088;广东海洋大学信息学院，广东湛江 524088【正文语种】中文【中图分类】TP212在石油化工、水利水电、农田灌溉、环境监测以及食品加工等众多行业，液位是一个重要的技术参数。
电容传感器课程设计
电容传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电容传感器的定义、工作原理及其在自动控制技术中的应用。
2. 掌握电容传感器的电路构成、功能特点，能够解释不同类型的电容传感器的工作方式及其适用场合。
3. 了解电容传感器的技术参数，能够进行简单的性能评估。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识，设计简单的电容传感器电路，进行数据的采集和处理。
2. 能够通过实验操作，分析电容传感器的响应特性，并解决实际应用中的一般问题。
3. 提高学生利用现代工具和技术文档进行信息检索、方案设计的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术学习的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，通过小组合作完成项目任务，培养协同解决问题的能力。
3. 强化学生的工程伦理观念，认识到科学技术在社会发展中的作用和责任，培养环保和可持续发展意识。
本课程设计针对高中年级学生，结合物理学科的教学实际，以电容传感器为主题，旨在通过理论与实践相结合的教学方法，使学生在掌握电容传感器基本知识的同时，提高实践操作技能，并在情感态度上得到正面引导。
课程目标具体、明确，便于学生和教师在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 电容传感器基础知识- 传感器定义、分类及原理- 电容传感器的工作原理及其数学模型- 电容传感器的电路组成及其功能2. 电容传感器的类型与特性- 不同类型电容传感器（如变面积、变介电常数、变距离等）的构造与特点- 电容传感器的技术参数（如灵敏度、分辨率、线性度等）分析- 电容传感器的应用场合及其优势3. 电容传感器的应用实例- 实际案例介绍，如触摸屏、物位检测、湿度检测等- 电容传感器在自动控制、物联网等领域的应用4. 电容传感器实验操作- 设计简单的电容传感器电路，进行数据采集与处理- 分析电容传感器的响应特性，探讨影响测量精度的因素- 实验报告撰写与成果分享5. 教学内容进度安排- 第一课时：电容传感器基础知识学习- 第二课时：电容传感器类型与特性分析- 第三课时：电容传感器应用实例探讨- 第四课时：实验操作与成果交流教学内容基于课程目标，结合课本相关章节，确保科学性和系统性。
电容式液位传感器设计
电容式液位传感器设计
1.选择合适的电极材料：电极是电容式液位传感器的核心部件，其材
料的选择与电容值的变化密切相关。
一般情况下，电极材料应具有良好的
耐腐蚀性能，并且能够与被测液体产生较大的电容值变化。
常用的电极材
料包括不锈钢、铜、铝等。
2.设计合理的电容结构：电容结构的设计对电容式液位传感器的灵敏
度和线性度有着重要的影响。
一般情况下，可以采用平行板电容结构，即
在容器内侧壁上固定一个金属电极，并将另一个金属电极悬挂于容器内的
液面上方。
当液位变化时，悬挂电极与液面之间的距离发生变化，从而改
变了电容值。
3.选择合适的信号处理电路：电容式液位传感器输出的是电容值的变化，需要通过信号处理电路将其转换为可用的电压或电流信号。
常用的信
号处理电路包括阻抗变换电路、相关计算电路等。
信号处理电路的设计应
充分考虑灵敏度、线性度和稳定性等因素。
4.考虑环境因素：电容式液位传感器在使用过程中会受到温度、压力、湿度等环境因素的影响。
设计时需要考虑传感器的工作温度范围、防护等级、防爆性能等，以保证传感器在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
5.校准和调试：电容式液位传感器在安装和使用前需要进行校准和调试，以确保测量的准确性和可靠性。
校准时可以使用标准液位和测定值进
行比较，根据比较结果进行调整。
总之，电容式液位传感器的设计需要综合考虑材料选择、电容结构设计、信号处理电路设计、环境因素等多个方面的因素。
通过合理设计和严
格调试，可以实现对液位的准确测量。
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…传感器课程设计液位智能仪·—目录第1章选题背景及设计指导思想 (2)）选题背景 (2)1,2指导思想 (2)第2章方案论证 (2)设计原理 (3)．系统框图 (3)第3章单元电路设计 (3)传感器设计 (4)将电容转化成电信号部分 (5)|电信号放大电路设计 (5)D转换器设计 (6)控制软件系电路的设计 (7)显示电路设计 (8)软件系统的设计 (10)误差分析及结果图 (16)第4章元器件清单 (17)第5章小结 (18)%参考文献 (19)附录一：系统总图 (20)附录二：程序清单 (21)：摘要：：讨论电容式传感器的原理、电容频率转换电路、精确测量频率量的频率测量法,及利用DS1820 测量温度和用单片机进行温度补偿的方法。
设计并制作了圆柱形电容器，利用555 振荡电路将容量变化转换成频率的变化，并利用单片机进行测频，通过软件计算液位高度，减小了电容与频率转换的线性误差，具有温度软件补偿功能。
通过实验测试，该装置的测量精度优于1cm。
关键词：电容式液位计；频率转换；频率测量引言\液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测传感器较多，按原理分有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。
各种方式都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度适用于各自不同的场合，大多结构较为复杂，制造成本偏高；市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，多数成品价格惊人。
以上液位计多数输出为模拟量电流或电压，有些为机械指针读数，不能用于远程监视；普遍适用于静止液面，在波动液面易引起读数的波动；也有用电容法测液位的系统，此法是一种简单易行的方案。
本文利用圆柱形电容器原理，结合单片机设计出一种智能液位检测装置。
第1章选题背景及设计指导思想课题背景本学期开设了测控电路，传感器及传感器技术，自动控制原理，单片机，电机拖动等课程。
本课程设计是在学完这么多课的基础上，为了能更好的掌握这些课的内容，把理论应用于实际而提出来的。
旨在发挥我们的设计，创新意识。
通过本课程设计可以掌握和巩固传感器的基本设计方法，工业水位的测量方法，放大电路的设计，单片机的基本应用，显示电路的连接等知识。
进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，从而提高我们解决问题的能力和创造发明能力。
1,2指导思想（使用电容式液位传感器，设计传感器放大电路，将液位信号转变为标准电信号，将液位值显示出来（液位高度米，显示精度1厘米）。
再设计控制电路，控制料罐的进口阀门开度，使其能够稳定在设定的高度值。
具体要求1）．设计以测量显示部分电路为主；2）．要绘制原理框图；3）．绘制原理电路；4）．要有必要的计算及元件选择说明；5）．提供元件清单。
;第2章方案论证设计原理本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度。
主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大。
从放大电路出来的是模拟量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把信号送入单片机。
通过单片机控制水泵的运转。
显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。
该显示接口用一片MC14499和单片机连接以驱动数码管。
．系统框图~被测物理量：主要是指非电的物理量，在这里为水位。
传感器：将输入的物理量转换成相应的电信号输出，实现非电量到电量的变换。
传感器的精度直接影响到整个系统的性能，所以是系统中一个重要的部件。
放大，整形，滤波：传感器的输出信号一般不适合直接去转换数字量，通常要进行放大，滤波等环节的预处理来完成。
A/D转换器：实现将模拟量转换成数字量，常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。
在此用到逐次逼近式。
单片机：目前的数据采集系统功能和性能日趋完善，因此主控部分一般都采用单片机。
]显示设备：在此用到8段数码管。
控制设备：控制电动机的运行或关闭。
第三章单元电路设计传感器设计3.1.1传感器原理电容式液位传感器系统; 它利用被测体的导电率, 通过传感器测量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化, 再由单片机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示,该系统对液位深度具有测量、显示与设定功能, 并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等优点。
.3.1.2传感器的组成图3-1-2 为传感器部分的结构原理图。
它主要是由细长的不锈钢管(半径为R1 ) 、同轴绝缘导线(半径为R0 ) 以及其被测液体共同构成的金属圆柱形电容器构成。
该传感器主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体液位的变化而变化, 从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。
图3-1-2传感器原理图3.1.3 测量原理由图1 可知, 当可测量液位H = 0 时, 不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容C0 , 根据文献得到电容量为:（1）式中, C0 为电容量, 单位为F ; ε0 为容器内气体的等效介电常数,单位为F/ m; L 为液位最大高度; R1 为不锈钢管半径;R0 为绝缘导线半径, 单位为m。
当可测量液位）为H 时, 不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CH :（2）…式中, ε为容器内气体的等效介电常数, 单位为F/ m。
因此, 当传感器内液位由零增加到H 时, 其电容的变化量ΔC 可由式(1) 和式(2) 得（3）由式可知, 参数ε0 , ε, R1 , R0 都是定值。
所以电容的变化量ΔC 与液位变化量H 呈近似线性关系。
因为参数ε0 , ε, R1 , R0 , L 都是定值, 由式(2) 变形可得:CH = a0 + b0 H ( a0 和b0 为常数) (4)。
可见, 传感器的电容量值CH 的大小与电容器浸入液体的深度H 成线性关系。
由此, 只要测出电容值便能计算出水位。
将电容转化成电信号部分采用运算法测量电路来转化。
该电路由传感器Ｃｘ和固定的标准电容Ｃｏ以及运算放大器A组成，如图3-2所示。
图3-2 运算放大器测量电路原理图电信号放大电路设计由于从传感器得出的电压一般在0~30mv之间，太小不易测量，所以要通过放大电路进行放大，如图3-3所示，采用最基本的比例运算反放大电路. ;图3-3 比例放大电路要将30mV电压放大成5V，根据公式U=-（R1/R2）Uo,所以选择R1=500K,R2=3K，R4=R1ADC0809转换是采用逐次比较的方法完成A/D转换的，由单一的+5V供电，片内带有锁存功能的8路选一的模拟开关，由A，B，C引脚的编码来确定所选通道。
0809完成一次转换需要100us左右，输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到MCS-51的数据总线上，通过适当的外接电路，0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
ADC0809与单片机的接口电路、图3-4 ADC0809与单片机的接口电路用MCS - 51系列单片机作为控制核心的水位测量计,其数据输出既可以通过单片机的通用I/O口输出,也可以通过单片机的串口用串行方式输出。
这里假设使用的单片机是8051 ,单片机的P1口为数据输出口, 显示器采用共阴极8段LED, 显示位数为4位,由于一片MC14499 可以驱动4 个LED 显示器,因此该显示接口只需用一片MC14499和单片机连接。
图是该动态显示接口的原理图。
用来向MC14499 发送数据,用来向MC14499发送时钟脉冲,用于控制单片机输出数据向MC14499串行输入(当 = 0时,允许MC14499输入数据)。
反相器74LS06作为显示器的位驱动, 8 个47Ω的电阻是LED 的限流电阻, 3个Ω的电阻是上拉电阻,使单片机8031输出电平与MC14499输入电平相兼容。
由于MC14499 具有输入自动锁存功能,而串行输入一帧数据又需要一定的时间,所以LED显示的数据不会出现闪烁现象。
（软件系统的设计软件主要由主程序、定时中断程序、外中断程序组成。
其中主程序完成参数的初始化,中断的管理,结果的显示等工作。
主程序流程图如下：程序运行开要初始化各种参数，可以默认液位设定值等，之后如果要进入液位设定的话就按SET按键进入液位设定模式，然后进行比较，看当前的液位有没有超过默认的极限值，如果超过了极限值，通过按键UP或DOWN进行液位调节，直至液位到达正常范围；没有超过极限值就正常显示。
数据测试与误差修正在实际设计中, 取L为100cm，对水位进行实测，当无液时的频率f=,0 100cm高液位时f=,频率最大时小于单片机的最高频率测量范围,频率最小时h也不至于降低测频精度。
经过测试，实际高度与测试结果如表1。
表1 液位实际高度与测试结果比较 (测试水温20℃)实际值01【510152025303542<45测量值0| 实际值5055[6065707580859095；100测量值…由上表中可知,测量结果是一条波动曲线, 在0cm、20cm处误差较小，为两线的交点，低误差为负，高端误差为正，90cm以后误差逐渐减小，预计在110cm处达到交点。
经分段修正后，测量结果如表2。
表2 修正后液位实际高度与测量结果比较(测试水温20℃)实际值、151015202530、354545测量值01)实·55606570758085'95100际5090值测&量值由表2可知，经过修正后，误差小于，分辨率为。
抽样检测不同水温的不同高度，误差都在以内，符合设计要求。
,液位高度与电压变化曲线：(第4章元器件清单元器件参数个数筒式液位传感器）1电解电容160nF1电解电容174nF! 1NE55323电阻500K-1电阻3K1电阻、1电阻1K2电阻50@1电阻478电阻& 374LS02274LS04。
1数码管4ADC0809、174LS3731NPN\ 4PNP1MC14499" 174LS741二极管? 1电解电容1MCS-51系列的80511:第5章小结一个多星期的课程设计就在忙碌中匆匆度过，对于这次的测控电路课程设计，总的来说基本完成了课设的任务要求，从这次的课程设计当中也学会了许多的东西，在平时当中我们设计的的程序比较简单，趋于理论化，而这次的课程设计题目趋于生活的实际，做起来有较大的兴趣。
由于平时在实验室做实验时，有较多的外接硬件供使用，程序就相对简单一些，而这次的课程设计没有外加的硬件设施，全由汇编语言控制执行，开始时觉得无从下手，经过多方面的搜索资料，慢慢有了头绪，并且发现要用到的知识并非所想象中的那么难以理解，经过一番自学，逐一的弄明白，使自己对这次设计有了很大的帮助。
通过将要实现的任务分成多块，然后分而治之，最终将各分功能进行合并，最终获得成功，完成之时，相当有成就感。