论文设计盐度控制器系统设计.doc

毕业设计(论文) 题 目： 盐度控制器设 学 生： 詹 飞 学院(系)：________电信学院 专业班级： 自动化1024班 指导教师： 刘 强 国 辅导教师： 刘 强 国 时 间： 至_________________ 一、前言 根据大学本科毕业要求，本科毕业生在毕业时都要完成毕业项目设计，按照自动化专业本专业的要求，经本人结合个人学习特点，选定并经指导老师同意，决定选做本题盐度控制器的设计作为毕业设计科目。盐度控制器的设计整个系统涉及到电子电路，传感器电路，单片机等几大科目。 根据指导导师的设计要求，本设计主体部分为盐度测量传感器部分电路的设计，再加上由于温度的影响，使测量出现误差，所以还必须加上温度补偿电路部分设计，其它部分电路设计不作过高要求。 盐度测量技术由电导测盐法代替了传统的化学滴定法，并制出多种不同型式的盐度计，它们显示了各自的长处，目前，应用最广泛的是感应式盐度计和电极式盐度计。本装置根据电导法原理，以两根平行安置的圆柱状做探头，具有经济耐用、不易损坏的特点。由于盐度不同，电导率不同，从而探头两端电阻值不同，电桥将电阻的变化转换为输出电压的变化（或者采取串连电阻分压法），接着经放大和线性补偿后传给A／D转换器，最后由MCS51单片机系统读出A/D转换值，经计算处理核算出盐度值，并驱动液晶显示器进行盐度数字显示，同时和门槛值比较后，决定系统的控制动作。 设计应该包括的内容为 1、盐度控制测量的原理 2、系统整体设计框图 3、控制电路图与控制原理 4、温度传感器的选用及电路设计 5、盐度传感器的选用及电路设计 参数要求，要求设计出的盐度传感器测量范围在0～20×10-6，分辨率为1×10-6，超过15×10-6既报警；正常工作温度为30～50℃。 2、盐度控制器系统框图总体叙述 本系统主要有四大部分组成，即盐度测量系统、温度控制系统、单片机处理系统、执行系统。 其中盐度测量系统由以下电路组成，振荡器、传感器测量电路、放大电路、电桥整流电路、功放电路。道先整个系统由振荡器发出一个直流或交流信号送给盐度测量传感器电路，经测量由电桥转换得到一个测量信号再经放大电路加以放大整流再次加以放大，最后送入单片机处理。经单片机处理后的控制信号再送入执行机构进行盐度控制并同是送入显示器是路进行显示。同时也由于测量时温度的不同，所以可能导至测量出的盐度浓度数据不准确，从而影响盐度的控制，所以必须在测量系统基础上增加一个温度补偿控制系统，来补偿由于温度引起的误差，从而达到工业的控制要求。 3、设计方案 盐度传感器电路的设计盐度传感器电路组成框图如下图1．2图所示。 1、振荡器电路设计 设计方案一 振荡器电路用于产生一个电压和电流信号用于供给测量传感器电路信号的供给，此信号可以是一个直流电信号也可以设计成交流电信号，方案一可选用一由555振荡器电路产生一个方波信号作为传感器测量供给信号。其电路原理图如下图1．3所示 555产生的方波信号由于是一个直流电信号，虽然能够供给测量传感器电路一个电信号，直流信号送到传感器电极上但由于直流电信号极性为单一方向的，由于电极常期放入盐水中，因此容易被氧化，从而传感器不能准确测量，甚至不能测量。所以必须加以改进，换用交流信号发生器，其设计如下示。 设计方案二 由R-C元件选频网络和放大电路两部分组成的RC振荡电路一般用于产生1HZ—1MHZ范围的低频信号，其电路原理图如下图1．4所示。 图1．4—RC振荡器电路 适当调整负反馈的强弱，使进入振荡时Av=1+Rt/R1的值略大于3，之后稳定时为3，其输出波形为正弦波。经查表运算放大器选用AD522为专门测量仪器使用运算放大器，其工作输入电源电压±10V，输入电阻为109KΩ相对输入电阻来说为无穷大，输出电阻为70～100Ω,其输出信号电压有效电压规定要求为Vom=10mv，输出频率规定要求为?=1596HZ。其电路参数计算如下： 令φf=0 φa=0 振荡频率与振荡波形 ?==1596HZ 和ω=ω0= Z1= R+ = Z2== 由?=1596HZ= R取10K 得C=×1596=9﹒977×10-9F =9﹒977×10-3μF=0.00977μF 约取C1=C2=0﹒01μF 由振荡器平衡条件AV≈3