电容法构成的液位检测及控制装置

电容法构成的液位检测及控制装置

摘  要

液位测量是现代工业生产过程中必不可少的重要环节。同时，传感器和变送器往往成为液位测量系统中将液位信号变成工程所需信号不可缺少的两个部分。因而对传感器和变送器进行分析、研究以及设计是必要的。

本文采用的是电容法测液位。传感器和变送器部分是本论文的主要研究内容，首先对传感器和变送器部分进行了设计，变送器设计应用了模拟电路技术和数字电路技术。其中电容信号检测电路采用的是由两片555定时器构成的脉宽调制法。

本文控制装置采用的是S7-200控制器和上明牌ZDSM系列电动调节阀。通过此控制装置实现了对液位的闭环PID控制。另外在容器的上、下限位处分别安装液面传感器可实现对上、下限位的报警。

关键词：液位测量；电容式传感器；变送器；控制装置

目  录

摘  要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 本课题所要完成的主要任务 1

1.3 系统设计目标及技术要求 1

1.4 国内外研究现状及分析 2

1.4.1 液位测量方法的研究下现状及分析 2

1.4.2 电容测量方法的研究现状及分析 4

本章小结 6

第二章 系统整体设计 7

2.1 系统原理框图 7

2.2 系统工作过程 7

本章小结 8

第三章 电容式传感器的设计 9

3.1 传感器简介 9

3.1.1 传感器的定义 9

3.1.2 传感器的分类 9

3.2 电容法理论基础 9

3.2.1 电容式传感器的工作原理及结构类型 9

3.2.2 电容式传感器的特点 15

3.3 电容式传感器的设计 16

3.3.1 电容式传感器设计要点 16

3.3.2 电容式传感器的形状和材质 21

3.4 传感器与传感器技术的地位和作用 22

3.5 传感器及传感器技术的发展趋势 23

本章小结 26

第四章 变送器的设计 27

4.1 变送器设计 27

4.1.1 电源电路设计 27

4.1.2 电容信号检测电路 27

4.1.3 LM324介绍及其应用 31

4.1.4 电压转换电路 37

本章小结 38

第五章 控制装置 40

本章小结 42

第六章 总结和展望 43

参考文献 44

附录 46

致谢 47