基于LabVIEW的液位测控系统设计

本科毕业设计论文

图2-7 总体电路框图

元件参数推理如下：

水位在0~70cm变化时，传感器输出的电压为-8.16mv~39.97mv。若此信号不经放大直接调节使其初始输出为0V，则输出电压范围为0V~48.13mv。 为使电路输出5V的电压，放大器的增益应为：

5v Av? 9 (2-5) ?103.848.1mv3考虑到压力传感器的分散性，放大器的增益应当取70~150倍。

由于一次性放大百倍，轻微的干扰都容易造成放大后的信号失真，所以在第一级数据放大器中，先使用A1，A2组成的双端输入/输出差动放大器放大Av=9~13倍，此放大器的优点在于信号从两个同向段输入，使输入阻抗高达10M以上，易于测量微弱信号。然后使用A3放大器放大10倍，A3的优点是采用差动输入，在运放参数和电阻严格对称时，电路具有很高的共模抑制能力和低 温漂。

公式部分如下： Vo1?(1?2R2)Vs1 （2-6） R1?R1'

9

本科毕业设计论文

2?(1? VoR2)Vs 2 （2-7）

R1?R1'Rf12R2Vo'?(1?)(Vs1?Vs2) （2-8）

R3R1?R1'取R1=2KΩ，R1′=1KΩ, R2=R4=12KΩ, R3=R5=4.7KΩ, Rf1=Rf2=47KΩ。为了保证第二级数据放大器有高的输入电阻并且便于调节，设置

R6= R7= Rf3= Rf4, R8=10k。

10

本科毕业设计论文

第三章 液位控制回路

液位控制是通过将采集的液位高度与界面上设定的液位比较，形成负反馈，由计算机发出数字信号来控制出水阀和入水阀通断。使实际液位达到设定液位的高度。

本部分的职能是执行计算机输出的信号，调节水箱的液位，使其达到给定的液位值。一般较常用的硬件为电磁阀控制板和电磁阀门。其中电磁阀控制板控制电磁阀的‘关’和‘断’，为本章的核心部件。它包括固态继电器（SSR）、六反向器74LS04和插座，其结构图如图3-1所示：

图3-1 液位控制系统原理图

3.1基本组件及原理特性

液位测控系统中硬件系统的控制部分由六反向器（74LS04）、固态继电器、电磁阀等组成，其中74LS04与固态继电器组成控制板，电磁阀作为出入水的控制开关使用。系统根据液位测量情况，通过计算机自动控制入水阀和出水阀，使当前液位达到设置液位。也可手动控制入水和出水。以下将对控制部分的主要组件进行分析。 3.1.1六反向器（74LS04）

74LS04的外引线排列如图3-2；

11

本科毕业设计论文

图3-2 74LS04引线图

74LS04共有14个引脚，‘7’端口接地，‘14’端口接高电平，剩余的‘1’，‘3’，‘5’，‘9’，‘11’，‘13’为六个非门的输入端，‘2’，‘4’，‘6’，‘8’，‘10’，‘12’为六个非门的输出端，在工程实践中具有广泛的应用。

由以上分析可知系统工作原理如下:当控制板接收到端口控制信号时，74LS04的一端口为‘1’，74LS04的二端口则为‘0’，此时SSR的输入端加入了一定的控制信号，由图可知，其控制SSR的输出端处于通态，电磁阀导通；当控制板无端口控制信号接入时，74LS04的一端口为‘0’，74LS04的二端口则为‘1’，此时SSR的输入端加入了一定的控制信号，由图可知，其控制SSR的输出端处于断态，电磁阀关闭。当工作电压过高时，继电器自动断开，起到一定的保护作用。

极限参数： 电源电压.....................7V 输入电压.....................7V

工作环境温度： 74LS04.............0～70℃ 贮存温度..............-65～150℃

3.1.2电磁阀

在本系统中所使用的控制开关为两个膜片电磁阀是二位通常式自动阀门，该阀在系统中的工作情况为电磁阀接通电源时，阀门开启，介质流通（在本系统中介质为水）;当电磁阀断电后，阀门关闭，介质中断。其使用环境：

12