Разработка уровнемера для электропроводящих сред - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Применение кондуктометрических датчиков. Описание построения основных узлов и блоков. Измерительная цепь уровнемера. Создание программы, обеспечивающей работу данного устройства под управлением микроконтроллера PIC16F876, разработка алгоритма и кода.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Описание построения основных узлов и блоков
Описание функционирования разработанной схемы
уровнемер микроконтроллер программа
Развитие микропроцессорной техники привело к построению на основе микроконтроллеров различных устройств промышленной и бытовой техники.
Широкая номенклатура изделий обеспечивает использование микроконтроллеров в изделиях, предназначенных для разнообразных сфер применения. Вот краткий перечень изделий, построенных на базе данных микроконтроллеров:микро-АТС; автоответчики; АОНы; мобильные телефоны; зарядные устройства; факсы; модемы; пейджеры; таймеры; системы сигнализации; измерительные приборы; счетчики воды; газа и электроэнергии; дозиметры; приборы автосигнализации; системы управления зажиганием и впрыском топлива; приборные панели и радарные детекторы; интеллектуальные датчики; системы управления электродвигателями; промышленные роботы; регуляторы температуры, влажности, давления и т. д.; схемы управления принтерами и плоттерами; сетевые контроллеры; сканеры; схемы управления аудиосистемами; системы синтеза речевых сообщений; видеоигры; системы дистанционного управления; кассовые аппараты и т. д.
Микроконтроллеры семейств PIC (Peripheral Interface Controller) объединяют все передовые технологии микроконтроллеров: электрически программируемые ППЗУ, минимальное энергопотребление, высокую производительность, хорошо развитую RISC-архитектуру, функциональную законченность и минимальные размеры.
Микроконтроллеры семейств PIC12 и PIC16/17 имеют оптимальные для построения данных систем архитектуру и параметры.
Целью данной работы является создание уровнемера для электропроводящих сред.
При разработке работы будем использовать микроконтроллер PIC16F876 из семейства микроконтроллеров фирмы Microchip. Рассмотрим его структуру и возможности.
Микроконтроллер обладает следующей периферией:
таймер0: 8-ми разрядный таймер/счётчик с 8-ми разрядным предделителем;
таймер1: 16-ти разрядный таймер/счётчик с предделителем и возможностью прибавления в спящем режиме от внешнего источника;
таймер2: 8-ми разрядный счётчик с 8-ми разрядным предделителем и постделителем;
два модуля захвата, сравнения, 10-ти разрядный ШИМ;
10-ти разрядный 6-ти канальный Аналогово Цифровой Преобразователь;
синхронный последовательный порт с SPI и I2C интерфейсом;
универсальный синхронно асинхронный приёмопередатчик.
Микроконтроллер построен по RISC архитектуре, имеет всего 35 простых в изучении команд, максимальная рабочая тактовая частота 20 МГц, при этом время одного машинного такта составляет 200 нс, имеет 256 байт Flash памяти данных, 368 байт ОЗУ и 8 кбайт Flash памяти программ, до 14 источников прерывания, 9-ти уровневый аппаратный стек, сторожевой таймер позволяющий перезагружать микроконтроллер при зависании программы.
Уровнемеры это устройства предназначенные для контроля или измерения уровня сред в различныхёмкостях или резервуарах, которые можно разделить на уровнемеры твёрдых (сыпучих) сред и уровнемеры жидких сред(диэлектрики и проводники). Диэлектрики- вещества такие, как бензины, масла, растворители, различные химические соединения и нефтепродукты. Так как эти вещества плохо или совсем не проводят электрического тока, то для измерения их уровня чаще всего используют датчики конденсаторного типа, состоящие из двух или нескольких электродов, погружённых в контролируемую среду. Уровень в данном случае определяется по величине ёмкости датчика. К электропроводным средам относятся кислоты, щёлочи, солевые растворы и почти всё, что содержит воду (разнообразные пищевые продукты, соки, пиво, молоко и т.д.) Для них можно использовать как ёмкостные датчики (преварительно покрыв один или оба электрода слоем диэлектрического непроводящего материала), так и резисторные (кондуктометрические).
Рассмотрим применение кондуктометррических датчиков. Они представляют собой 2 или несколько электродов, погруженных в электропроводящую среду с уровнем h (рис.2).
Уровень жидкости в блоке определяют по величине сопротивления датчика. Уровень обычно измеряют в относительных единицах- это или степень заполнения бака от 0 до 1, или процентное заполнение от 0 до 100%.И рассчитывают по формуле:
где H- общая высота датчика или резервуара. Электропроводность кондуктометрического датчика равна сумме электропроводностей отдельных частей датчика:
где Gж - электропроводность единицы длины жидкости, находящейся между двумя проводниками.
Как указывалось выше, часто используют не 2, а несколько электродов датчика. Зачем это нужно? Дело в том, что электропроводность различных жидкостей сильно зависит от изменения температуры. При этом температурная погрешность достигает 2 - 3% на один градус изменения температуры. А как же измерятьуровень с высокой точностью? Для этого используют компенсационный датчик небольших размеров и располагают его на днерезервуара так чтобы онпостояннонаходился в контролируемой среде. Степень заполнения определяют по отношению электропроводностей рабочего и компенсационного датчиков. При этом компенсируется погрешность изменения параметров жидкостей от изменения температуры, давления и т.д. Электропроводность компенсационного и рабочего датчиков вычисляют по формулам:
где К1 и К2- некоторые константы, определяемые геометрическими размерами датчиков. Из последних выражений выводим формулу для текущего значения уровня:
Из полученного соотношения можно предположить следующий алгоритм измерения уровня:
Погрузить оба датчика в жидкость иизмерить Gкд и Gрд
Текущее значение уровня определить по формуле:
Таким образом, предварительно нужно вычислить К3, запомнить её значение, а текущее значение уровня определять простым умножением. Для реализации алгоритма предполагается использовать микропроцессор.
Описание построения основных узлов и блоков
Самый дешевый датчик это полоска фольгированного стеклотекстолита с конфигурацией дорожек, соответствующих рис2. Однако здесь нужно учитывать то, что при пропускании через датчики переменного тока происходит незначительное растворение электропроводов. Радикальный путь устранения этого недостатка - использование серебрянного, позолоченного или платиновогопокрытия электропроводов, что конечно удорожает конструкцию. Можно использовать и графитовое покрытие, но для его напылениянеобходимо соответствующее технологическое оборудование. Однако, как показали проведенные эксперименты, существенно уменьшить процесс разрушения можно путем повышения частоты переменного тока до 15..20кГц.
На более высоких частотах сказывается комплексный характер сопротивления среды (активные и реактивные составляющие). Для уменьшения влияния неровностей стенок резервуара и механической защиты датчик предполагается помещать в плостмассовую трубу соответствующего диаметра. Расстояние между электродами датчика около 10мм.
На рис 3. представлена измерительная цепь уровнемера. Электропроводность датчика измеряется генераторным методом. Двухтактный генератор построен на таймере DA1. Частота колебаний определяется величинами Gкд, Gрд,С4 и С5. В первом такте работы генератора измеряется проводимость Gкд компенсационного датчика, во втором-проводимость Gрд рабочего датчика. Переключение осуществляется внешним сигналом, приходящим с микропроцессорного блока контакт `d' разъёма XS1. При нулевом сигнале подключается рабочий датчик, а при единичном - компенсационный. Подключение датчиков осущесвляется ключами VT1.1, VT2.1, выполненых на полевых транзисторах с малым сопротивлением перехода (Rоткр=0,1Ом). Ключи VT1.1 и VT2.1 образуют цепи зарядов конденсаторов С4 и С5, а ключи VT1.2 и VT2.2 соответственно цепи их разряда. Следует заметить, что всегда подключон только один датчик- рабочий или компенсационный. Этот режим обеспечивается логическими микросхемами DD1 и DD2. Поскольку заряд и разряд конденсаторов С4 и С5 происходит через проводимости Gкд и Gрд компенсационного и рабочего датчиков, то ток, проходящий через эти датчики, будет переменным. Его частота, как и выходная частота генератора (вывод `c'разъемаXS1), определяется величинами проводимостей датчиков и номиналами емкостей С4 и С5. Так как компенсационный датчик небольшой, то проводимости рабочего и компенсационного датчиков отличаются друг от друга.
Для того, чтобы датчики могли работать примерно на одних и тех же частотах (15...20кГц), в схему введен дополнительный ключ на транзисторе VT3.1, который обеспечиваетподключение емкостей различных величин в зависимости от того, какой датчик используется. Резисторы R1 и R2 служат для ограничения тока через транзисторы из-за недостаточной крутизны фронтов.
Питается измерительная цепь от стабилизированного источника питания (рис4.). Ток потребления не превышает 150мА. Микросхема DA1 стабилизатора устанавливается на теплопроводе площадью 8...10.
Микропроцессорный блок (рис 5.) состоит из узлов формирователя входного сигнала, выполненного на транзисторе VT1 (диоды VD1, VD2 ограничительные); микропроцессора DD4, выполняющего функции вычисления значения измеряемого уровня и управление динамической индикацией ( HG1- HG6), стабилизатора напряжения 5В (DA2).
Детали. Кварц ZQ1 может быть любой на частоту3..4 МГц. Конденсаторы С4 и С5 в блоке измерительной цепи пленочные типа К73-9, К73-17 или аналогичные импортные. Остальные резисторы и конденсаторы- обычные. Для подключения датчиков к измерительной цепи можно использовать пяти- или трехштырьковый разъем от магнитофона.
Датчик может быть любой длины. При увеличении длины более 1м нужно пропорционально увеличивать расстояние между электродами. Подбором конденсаторов С4 и С5 устанавливается рабочая частота датчиков (15..кГц).
#define PORTBIT(adr, bit) ((unsigned)(&adr)*8+(bit))
TMR1CS=1;//работа таймера от внешнего источника тактового сигнала
T1SYNC=1;//не синхронизировать внешний тактовый сигнал
TMR1IE =1; // Разрешение прерывания от таймера 1
PEIE=1;//разрешение прерывания от периферии
GIE=1;//общее разрешение прерывания
Factor = G_Compens_gauge/G_work_gauge;
Level = Factor * G_Compens_gauge/G_work_gauge;
Level = Factor * G_Compens_gauge/G_work_gauge;
В ходе выполнения задания была разработана схема уровнемера и создана программа обеспечивающая работу данного устройства под управлением микроконтроллера PIC16F876.
Описание объекта и функциональная спецификация. Описание ресурсов МК: расположение выводов; исполнение микроконтроллера; особенности микроконтроллеров. Разработка алгоритмов устройства. Описание функциональных узлов МПС и алгоритма их взаимодействия. курсовая работа [5,2 M], добавлен 27.12.2009
Описание Автоматического Определителя Номера (АОНа). Характеристики микроконтроллера Z86E0812PSC, ЖК индикатора PANAPHONE. Ассемблирование и разработка алгоритма работы устройства. Управление АОН и описание функциональных узлов МПС, принципиальная схема. курсовая работа [913,0 K], добавлен 26.12.2009
Разработка структурной схемы устройства. Принцип работы его блоков: источника напряжения, цифрового программируемого устройства, семисегментного дисплея, датчиков давления и температуры. Разработка алгоритма работы управляющей программы, ее блок-схема. курсовая работа [2,5 M], добавлен 23.06.2015
Разработка системы считывания данных с пяти четырехбитных датчиков. Проектирование структурной схемы микроконтроллера, схемы электрической принципиальной, блок-схемы работы программного обеспечения устройства. Разработка алгоритма основной программы. контрольная работа [275,4 K], добавлен 08.01.2014
Функциональная спецификация, описание объекта, структура системы и ресурсов микроконтроллера. Ассемблирование, программирование микроконтроллера и разработка алгоритма работы устройства, описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы. курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.01.2010
Особенности проектирования микропроцессорного устройства "Цифровой осциллограф". Выбор микроконтроллера, описание периферийных устройств. Разработка принципиальной схемы устройства и программы для микроконтроллера, осуществляющей все функции устройства. курсовая работа [923,5 K], добавлен 24.12.2012
Выбор и обоснование основных технических решений микроконтроллера. Разработка алгоритма рабочей программы. Расчет потребляемой мощности и определение требований к источникам питания. Описание модулей программы и ее отдельных функциональных модулей. курсовая работа [210,3 K], добавлен 25.11.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка уровнемера для электропроводящих сред курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
150 Готовых Эссе По Английскому Языку
Теоретические аспекты социологического анализа туризма как сферы реализации досуговых ценностей
Контрольная работа по теме Коллективные договоры и соглашения
Контрольная работа по теме Летописание и литература Киевской Руси
Контрольная работа по теме Разработка технических условий для проектирования поперечного профиля земляного полотна
Курсовая работа по теме Монтаж теплообменного аппарата
Реферат: Место, роль финансов предприятий в финансовой системе государства
Курсовая работа по теме Принципы международного права
Реферат: Различные виды ядов. Скачать бесплатно и без регистрации
Эссе На Тему Патриотизм В Произведении Бородино
Сочинение Рассказа Прочитанном
Реферат по теме Системы заработной платы, гарантии и компенсации
Доклад по теме Вильям-Август Васильевич Похлебкин
Курсовая Работа На Тему Философия В Поэзии Фета
Реферат: Археология Брянской области Ранний железный век
Реферат По Теме Музыкальный Джордж Гершвин
Мини Сочинение Богатство Культуры Русского Народа
Контрольная Работа Рациональные Дроби 8 Класс Макарычев
Школа 21 Век Контрольные Работы
Природные Ресурсы Земли Их Виды Реферат
Генератор LC типа - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Общественно-политические процессы на территории Орловской губернии в конце XIX-начале XX века - История и исторические личности дипломная работа
Круговорот воды в природе - Биология и естествознание презентация