CN104898715A - 基于压力传感器的毫米级液位控制系统 - Google Patents

基于压力传感器的毫米级液位控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，包括通过串口通信电路连接的上位机操作系统和下位机控制系统；上位机操作系统包括上位机、按键电路和液晶显示电路，上位机输入端与按键电路输出端相连，上位机输出端与液晶显示电路输入端相连；下位机控制系统包括单片机、A/D转换器、压力传感器、数码管显示电路、电源电路、驱动电路和水泵，单片机输入端与A/D转换器输出端相连，A/D转换器输入端与压力传感器输出端相连，单片机输入端与电源电路输出端相连，单片机输出端与数码管显示电路的输入端相连，单片机输出端与驱动电路输入端相连，驱动电路输出端与水泵输入端相连。本发明提供的系统稳定性好、精确度高且成本低。

Description

基于压力传感器的毫米级液位控制系统
技术领域
本发明涉及一种液位控制系统，尤其是一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统。
背景技术
目前，我国生活用水或工厂供水主要采用水塔或水箱形式，为了防止水塔或水箱水位过高而溢水或水位过低而空箱/塔的情况，应当控制塔内或箱内的水始终保持在一定范围内。
现有技术中大多采用传统的水浮式液位控制系统来实现自动供水或放水，但这种系统还是存在诸多缺点：一、不能实时监控水的当前高度；二、不能实现地面远程控制；三、容易天气影响，稳定性差。因此市场上迫切地需要一种稳定性好、精确度高又成本低廉的液位控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性好、精确度高、成本低的基于压力传感器的毫米级液位控制系统。
本发明是这样实现的：一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，包括上位机操作系统和下位机控制系统，上位机操作系统与下位机控制系统通过串口通信电路连接；所述上位机操作系统包括上位机、按键电路和液晶显示电路，所述上位机的输入端与按键电路的输出端相连，所述上位机的输出端与液晶显示电路的输入端相连；所述下位机控制系统包括单片机、A/D转换器、压力传感器、数码管显示电路、电源电路、驱动电路和水泵，所述单片机的输入端与A/D转换器的输出端相连，所述A/D转换器的输入端与压力传感器的输出端相连，所述单片机的输入端与电源电路的输出端相连，所述单片机的输出端与数码管显示电路的输入端相连，所述单片机的输出端与驱动电路的输入端相连，所述驱动电路的输出端与所述水泵的输入端相连。
经实验发现，当水泵抽水或放水时，由于容器底部的水流比较急，会对压力传感器产生影响而导致系统误差较大，故还需在导管口处罩一个网，起缓冲作用。
所述单片机可以为AT89S52单片机，所述A/D转换器可以为TLC2543A/D转换器，所述压力传感器可以为D3B压力传感器。
优选地，所述串口通信电路是MAX232芯片。
优选地，所述驱动电路是L298N电机驱动芯片。
优选地，所述电源电路是稳压电源电路。
优选地，所述下位机控制系统还包括报警电路，所述单片机的输出端与报警电路的输入端相连。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.采用本发明的液位控制系统，最终能控制测量误差范围在0.1～1.1mm，精确度高；2.本发明通过MAX232串行通信口实现了上下位机系统远程控制，保证了控制的及时性，降低了工作人员的劳动强度；3.本发明通过在水泵导管口处罩一个网，待抽/放水时起缓冲水流作用，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明的系统方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，包括上位机操作系统1和下位机控制系统2，上位机操作系统1与下位机控制系统2通过串口通信电路3连接；所述上位机操作系统1包括上位机11、按键电路12和液晶显示电路13，所述上位机11的输入端与按键电路12的输出端相连，所述上位机11的输出端与液晶显示电路13的输入端相连；所述下位机控制系统2包括单片机21、A/D转换器22、压力传感器23、数码管显示电路24、电源电路25、驱动电路26和水泵27，所述单片机21的输入端与A/D转换器22的输出端相连，所述A/D转换器22的输入端与压力传感器23的输出端相连，所述单片机21的输入端与电源电路25的输出端相连，所述单片机21的输出端与数码管显示电路24的输入端相连，所述单片机21的输出端与驱动电路26的输入端相连，所述驱动电路26的输出端与所述水泵27的输入端相连。所述下位机控制系统2还包括报警电路28，所述单片机21的输出端与报警电路28的输入端相连。本发明通过MAX232串行通信口实现了上下位机系统远程控制，保证了控制的及时性，降低了工作人员的劳动强度。
经实验发现，当水泵27抽水或放水时，由于容器底部的水流比较急，会对压力传感器23产生影响而导致系统误差较大，故还需在导管口处罩一个网，起缓冲作用。
所述单片机21可以为AT89S52单片机，所述A/D转换器22可以为TLC2543A/D转换器，所述压力传感器23可以为D3B压力传感器。
压力传感器23采用D3B压力传感器，其工作电压为4.2V～6.2V；压力范围为0～1000MM水柱，0～0.1Kg/c㎡；电压输出为0.23V～4.9V；线性度在0.2％。
A/D转换器22采用TLC2543 12位A/D转换器，一般的，8位以下的A/D转换器归为低分辨率转换器，9～12位的归为中分辨率转换器，13位以上的归为高分辨率转换器；其中，低分辨率转换器误差较大，高分辨率转换器对减少误差并无多大贡献，却对A/D转换器的要求提得过高，因此取12位是合适的，大为提高了测量精度。
单片机21采用AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统的可编程Flash存储器，软件编程灵活、自由度大、可实现各种算法和逻辑控制，并且它还具有体积小、精度高、技术成熟及成本低等优点。
驱动电路26采用L298N电机驱动芯片对水泵进行控制，由于该款水泵在电压范围为5V-12V之间转速恒定，故只需控制水泵的转向即可，从而有助于精确实现水位的加减。
电源电路25为稳压电源电路，采用12V单电源经过两个LM7805稳压后再输出的供电方式对系统及水泵供电，有效的解决了因水泵电流大而对系统造成的影响。
综上如表1、表2所示，采用本发明的液位控制系统将使数据精度大为提高，最终本系统能控制测量误差(设定值与实际值间的误差)范围在0.1～1.1mm。
本发明的工作过程：D3B压力传感器根据水压变化向TLC2543A/D转换器输入电压信号，TLC2543A/D转换器将电压信号转换成数字信号，并将转换的数字信号发送给AT89S52单片机，AT89S52单片机将数字信号转换为水位值并将其显示在数码管显示器上，显示当前水位值h，同时将h发送给上位机，上位机将h显示在液晶显示器上，操作人员根据h与水位设定值H的比较通过按键电路做出相应的动作命令，上位机将动作命令发送给AT89S52单片机，AT89S52单片机向驱动电路发出控制水泵的动作命令，驱动电路根据动作命令控制水泵的动作：当H>h时，水泵抽水；当H＝h时，水泵静止；当H<h时，水泵放水。
表1 为本系统抽水时的测试结果。
表2 为本系统放水时的测试结果。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，根据本发明本质所作的任何修改、等同替代等，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，其特征在于：包括上位机操作系统和下位机控制系统，上位机操作系统与下位机控制系统通过串口通信电路连接；所述上位机操作系统包括上位机、按键电路和液晶显示电路，所述上位机的输入端与按键电路的输出端相连，所述上位机的输出端与液晶显示电路的输入端相连；所述下位机控制系统包括单片机、A/D转换器、压力传感器、数码管显示电路、电源电路、驱动电路和水泵，所述单片机的输入端与A/D转换器的输出端相连，所述A/D转换器的输入端与压力传感器的输出端相连，所述单片机的输入端与电源电路的输出端相连，所述单片机的输出端与数码管显示电路的输入端相连，所述单片机的输出端与驱动电路的输入端相连，所述驱动电路的输出端与所述水泵的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，其特征在于：所述串口通信电路是MAX232芯片。
3.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，其特征在于：所述驱动电路是L298N电机驱动芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，其特征在于：所述电源电路是稳压电源电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的毫米级液位控制系统，其特征在于：所述下位机控制系统还包括报警电路，所述单片机的输出端与报警电路的输入端相连。
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