电容式液位传感器的设计_李一峰.pdf

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1、第35卷第1期广东海洋大学学报Vol.35No.12015年2月JournalofGuangdongOceanUniversityFeb.2015电容式液位传感器的设计李一峰，吴振陆，樊海红（广东海洋大学信息学院，广东湛江524088）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

2、误差，最终实现算法的设计。关键词：电容式液位传感器；555定时器；多谐振荡电路；频率转换中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：1673-9159（2015）01-0090-05DesignofaCapacitiveLiquidLevelSensorLIYi-feng，WUZheng-lu，FANHai-hong（TheInformationCollegeofGuangdongOceanUniversity,Zhanjiang524088,China）Abstract:Capacitancetypeliqu

3、idlevelsensorbasedonsinglechipwasdesigned.Thesystemconsistsofsingle-chipmicrocomputersystem,555timer,LCDscreen.Singlechipmicrocomputer,asthemaincontrolpart,controlallpartofthesystem,receivea555timersquarewavesignalandreadoutthefrequencywhichistransformedintot

4、heheightofliquidlevelandisdisplayedontheLCD1602liquidcrystalscreen.Theliquidlevelheightiscalculatedbysoftware,byreducingthelinearityerrorofcapacitanceandfrequencyconversion,andfinallythealgorithmisdesigned.Keywords:Capacitiveliquidlevelsensor；555timer；Multi-o

5、scillatorcircuit；frequencyconversion在石油化工、水利水电、农田灌溉、环境监测出的新要求。以及食品加工等众多行业，液位是一个重要的技术参数。液位准确检测一直以来是传感检测技术方面1电容式液位传感器的工作原理的研究热点，同时也是控制领域的一项关键技术。通常进行液位测量的方法有20多种，分为直电容式液位传感器其原理就是利用电容量的接法和间接法。直接液位测量法是以直观的方法检大小与电容外特征有直接关系，即是电容值与极板测液位的变化情况，如玻璃管或玻璃板法。然而随的面积成正比，与极板间的

6、距离成反比，特别是与着工业自动化规模的不断扩大，因其方法原始、就极板间的介质的介电常数ε成正比，而水和油的介地指示、精度低等逐渐被间接测量方法取代。目前电常数差别较大，正好可以利用。国内外工业生产中普遍采用间接的液位测量方法，将被测液位转换为电容量的传感器，它的敏感如浮子式、液压式、超声波法、磁致伸缩式、光纤部分就是两根大小参数一样的金属棒（其中一根外等。但这些方法都有各自的缺点问题，如设备复杂、包绝缘层防止短路）构成的具有可变参数的电容测量不准等，所以解决以上问题就是对液位测量提器。两根金属棒插入的液位高度不同

7、，会改变电容收稿日期：2014-10-25基金项目：广东省科技攻关项目资助（2011B010300016，2012B010300023）；广东省海洋与渔业局项目资助(A201301D04)第一作者：李一峰（1966－），男，硕士，副教授，主要从事电气自动化专业。第1期李一峰等：电容式液位传感器的设计91器的电容量。传感部分将液位高度转换成相应的电程序下载接口，无需专用下载器烧录器的单片机。容量，用555振荡电路将容量变化转换成频率，再考虑测量液位时会有波动，为了确保其测量，计算将频率数据输入到单片机，计算出液位高

8、度。最后与显示的实时性，选用工作时钟频率较高的这款单用LCD1602显示屏显示液位。片机。2.3系统的结构框图2电容式液位传感器设计系统以STC89C51RC单片机为控制元件，以探针作为测量元件，用555定时器测频，用LCD1602电容式液位传感器通过测量电容来获取液位显示液位，外围还有晶振，电源电路。系统结构框值，其容器的结构主要有圆筒状柱型结构和探针式图如图1所示：（