CN103049009A - 基于单片机的连续水位控制系统 - Google Patents

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唐杰
唐灵军
将佳
谭玉华
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Abstract

本发明公开了一种基于单片机的连续水位控制系统，实现了连续控制和跟踪水位。本系统主要由单片机控制器模块，步进电机驱动模块，水位检测模块，进出水模块等电路构成。步进电机是一种将电脉转换为角位移的数据控制电机，即给它一个脉冲信号，它就按设定的方向转动一个固定的角度。利用金属棒和水的导电性采集水位信号，以单片机端口的输出电平控制继电器来控制抽水机，通过计步进电机的步数，再通过简单的数学模型，就可以实时测量出水箱里实际水位，实现了连续控制和跟踪水位，并以液晶实时显示水位。该方案具有设计思路新颖、原理简单、容易实现、精度高等特点，控制系统对于提高工业自动化水平和提高生活供水质量具有重要的意义。

Description

基于单片机的连续水位控制系统
技术领域
本发明涉及一种新型节能、环保的水位控制系统，特别涉及一种水位自动检测和控制的工业过程控制。 
背景技术
水位控制技术在生产和生活领域有着广阔的应用前景。在生产领域，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。在生活领域，随着人类和周围生活环境矛盾的日益突出，人们越来越关注水资源的问题。在我国不论是城市里的住宅小区还是广大农村地区的家庭用户时常会用抽水机抽水的方式进行供水，这种供水方式过去一般是通过人工来实现控制，而这就容易引发没水时不能及时抽水或是水满后忘记关水造成浪费的现象。因此就必需有一种能自动检测水位，在没水时及时抽水、水满时及时关水的水位检测与控制技术技术。目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统。水位控制可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等，但传统的控制方式存在着控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和实时跟踪的缺点，所以有必要设计出满足实际需要的水位控制系统。 
步进电机在伺服系统和工业控制系统中得到广泛应用，已成为直流电机和交流电机以外的第三类电动机。传统电动机作为机电能量转换装置，在人类的生活和生产进入电气化过程中起着关键的作用。可是在人类社会进入电气化时代的今天，传统电动机已不能满足工业自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。发展了一系列新的具有控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应用十分广泛的就是步进电机。本专利利用步进电机进行水位检测与控制具有设计思路新颖、原理简单、容易实现、精度高并能实现连续测量等特点。本设计研制开发的自动水位控制系统对于提高工业自动化水平和提高生活供水质 量具有重要意义。 
发明内容
本发明专利的目的是提供一种连续控制和跟踪水位的水位控制系统。这种控制系统克服了传统基于电极式水位控制系统的缺陷，设计思路新颖、精度高、环保等优点，控制系统对于提高工业自动化水平和提高生活供水质量具有重要的意义。 
一种基于单片机的连续水位控制系统，它包括单片机控制器1、进水泵8和出水泵7，水源通过进水泵8进入水箱9，出水泵7实现水箱9里的水放出，系统由电源5供电，其特征在于：它包括步进电机2，步进电机2固定在水箱9的顶部，同时步进电机2上悬挂一个金属移动探针4，在固定步进电机的水箱下方安装一个光电传感器3，在水箱9底部放一个固定电极6。为了实现上述目的，本发明专利通过计步进电机的脉冲数，再通过数学算法，就可以精确地连续测量出水位的高度。 
在移动探针4上接一个4.7K电阻，在水箱9底部下放一个+5V的固定电极6，在水箱9顶部安装一个光电传感器3。 
附图说明
图1是本发明的系统结构图。 
图2是本发明的水位检测硬件原理图。 
附图中各部分的编号为：1-单片机控制器，2-步进电机，3-光电传感器，4-金属移动探针，5-电源，6-固定电极，7-出水泵，8-进水泵，9-水箱，10-单片机，11-步进电机，12-正5V固定电极，13-金属移动探针，14-4.7K电阻，15-P3.6口。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。 
图1，通过键盘按下复位键，金属移动探针4上升到光电传感器3的位置处，等待设置想要的水位高度，设置好了水位后，按下启动键，金属移动探针4到达设置好的水位处，图2，通过单片机的P3.6口14检测电平，若为低电平，则表明水箱里的水不足，打开进水泵8，值到水箱里的水到达设置好水位处水泵就停止进水，否则相反。当水箱里的水下降时，金属移动探针13随水位下降而下降，进行跟踪水位控制。当水箱里的水全部用完后，单片机10进行复位，金属移动探针13上升到光电传感器3的位置处，等待下一次的水位设置。 

Claims (5)

1.一种基于单片机的连续水位控制系统，它包括单片机控制器(1)、进水泵(8)和出水泵(7)，水源通过进水泵(8)进入水箱(9)，出水泵(7)实现水箱(9)里的水放出，系统由电源(5)供电，其特征在于：它包括步进电机(2)，步进电机(2)固定在水箱(9)的项部，同时步进电机(2)上悬挂一个金属移动探针(4)，在固定步进电机的水箱下方安装一个光电传感器(3)，在水箱(9)底部放一个固定电极(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的连续水位控制系统，其特征是：利用步进电机(2)带动金属移动探针(4)进行水位连续测试，利用单片机控制器(1)控制进水泵(8)和出水泵(7)来控制水位。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的连续水位控制系统，其特征是：步进电机(2)采用步距角越小的步进电机其测量的精度就越高，常用步进电机是两相四拍的电机。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的连续水位控制系统，其特征是：在水箱(9)底部放一个固定电极(6)，步进电机(2)上悬挂一个金属移动探针(4)采集水位信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的连续水位控制系统，其特征是：用单片机控制器(1)的I/O口控制固态继电器来控制进水泵(8)和出水泵(7)的出进水。
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