超声波油箱液位检测仪技术方案设计书.docx
- 文档编号:8362192
- 上传时间:2023-01-30
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:152.72KB
超声波油箱液位检测仪技术方案设计书.docx
《超声波油箱液位检测仪技术方案设计书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超声波油箱液位检测仪技术方案设计书.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
超声波油箱液位检测仪技术方案设计书
超声波油箱液位检测仪
——技术方案设计书
第一章绪论
1.1背景技术
超声波油箱液位检测仪,省去了过去传统的油杆来标记油箱液位的高度,传统液位显示需要定制油杆。
相对传统测液计其灵活性好,经济性好、靠得住性高、智能提示、保护利用方便等特点,应用于柴油机油箱。
但是超声波油箱液位检测仪在利用进程中存在着以下问题:
一、超声波测液位有必然的盲区和测量最远距离;二、超声波探头的防水、防油;3、超声波探头测量有必然夹角,油箱太深时可能会误测。
◆参数显示
油箱液位高度
◆报警操纵
油箱满时报警
油箱空时报警
◆软件功能
油箱满时输出低电平信号
油箱空是输出低电平信号
输出电阻信号
读取油箱高度
盲区处置
◆能够依如实际的油箱高度进行标定高度(在第一次利历时按下按键进行读取高度设定为空油箱高度存入EEPROM里。
)
◆液面高度显示(利用10个LED亮灭显示油箱里的油量,依照油箱的高度十等分显示。
)
表1LED显示与油箱液面的高度百分比关系
亮灯数
显示百分比
1个LED
10%
2个LED
20%
3个LED
30%
4个LED
40%
5个LED
50%
6个LED
60%
7个LED
70%
8个LED
80%
9个LED
90%
10个LED
100%
◆智能报警(在添加油时液面高度达到95%BEEP持续响60S,当液面用到低于5%BEEP每隔2S响一下。
)
◆智能输出提示(设计有两个输出提示信号接口,一个当油箱低于5%的时候会输出低电平信号提示,另一个当高于95%的时候也会输出低电平信号提示。
)
◆输出电阻信号给操纵器(采纳X9C102S数字电位器,能够依照液位的百分比进行输出实时液位相对应的电阻值,输出阻值范围200~400Ω,当油箱为空时输出的阻值为400Ω,当油箱为满的时候输出阻值为200Ω,依照油箱液位的高度呈线性关系。
)
◆
◆12/24V电源供电
◆统一计划,统筹安排,降低库存种类。
◆响应高效性:
实时显示那时液面高度,满和空报警。
◆高内聚、低耦合的分层设计思想
◆采纳适合的编程工具和成熟技术达到开发效率与系统性能的平稳
◆超声波油箱液位检测仪与传统液位测量相较无需定制,依照油箱智能标定测量高度。
◆LED直观显示液面高度。
◆油箱空和满时,智能报警。
◆油箱空时,输出低电平信号。
◆油箱满时,输出低电平信号。
◆依照油箱的当前液位实时输出电阻信号给操纵器。
◆盲区的处置,关于超声波的盲区程序修补,使超声波达到测量无死区,测量更准确、精度更高。
第二章整体方案设计
2.1MCU管脚概念
图1MCU管脚概念
图2超声波油箱液位检测仪硬件框图
以微处置器为操纵中心,按键设置油箱高度,LED显示液位高度,满和空油箱报警并输出信号,依照液位输出电阻信号;液位高度通过超声波探测器输入到微操纵器中进行数据搜集;微处置器操纵LED灯能够提示油箱液位的高度。
第三章测试
3.1测试数据
测量油箱高度为200mm的相对应测量值:
油箱高度(mm)
液面高度(mm)
测量阻值(Ω)
液面高度百分比(%)
LED亮灯盏树(个)
200
5
403
0
200
10
403
5
0
200
15
392
0
200
20
392
10
1
200
25
382
1
200
30
382
15
1
200
35
372
1
200
40
372
20
2
200
45
361
2
200
50
361
25
2
200
55
351
2
200
60
351
30
3
200
65
340
3
200
70
340
35
3
200
75
330
3
200
80
330
40
4
200
85
320
4
200
90
320
45
4
200
95
320
4
200
100
310
50
5
200
105
310
5
200
110
299
55
5
200
115
299
5
200
120
289
60
6
200
125
289
6
200
130
278
65
6
200
135
268
6
200
140
258
70
6
200
145
258
7
200
150
247
75
7
200
155
247
7
200
160
237
80
7
200
165
237
8
200
170
227
85
8
200
175
227
8
200
180
216
90
8
200
185
216
9
200
190
206
95
9
200
195
206
10
200
200
206
100
10
输出电阻值
液面高度
图3200mm液面高度与输出电阻关系折线图
测量油箱高度为100mm的相对应测量值:
油箱高度(mm)
液面高度(mm)
测量阻值(Ω)
液面高度百分比(%)
LED亮灯盏树(个)
100
5
403
5
0
100
10
403
10
1
100
15
382
15
1
100
20
382
20
2
100
25
361
25
2
100
30
361
30
3
100
35
340
35
3
100
40
340
40
4
100
45
320
45
4
100
50
320
50
5
100
55
299
55
5
100
60
299
60
6
100
65
278
65
6
100
70
278
70
7
100
75
257
75
7
100
80
257
80
8
100
85
237
85
8
100
90
237
90
9
100
95
216
95
10
100
100
216
100
10
输出电阻值
液面高度
图4100mm液面高度与输出电阻关系折线图
3.2测试高低电平输出和蜂鸣器报警
a.当液面高于95%时,MCU_DIGTAL_HIGH口会输出低电平信号
b.当液面低于5%时,MCU_DIGTAL_LOW口会输出低电平信号
c.当液面高于95%时,蜂鸣器报警20S后停止报警,再次报警需要液面低于80%后达到95%才会报警(为了避免液面抖动和下降时液面转变而进行报警)。
d.当液面低于5%时,蜂鸣器一直以每隔2S响一声报警,直到液面高于5%。
第四章开发环境
超声波油箱液位检测仪
AlitiumDesigner09
KeiluVision3
●万用表一个
●20G数字示波器一台
●APS3005Si可调开关电源
●模拟油箱
第五章关键问题的解决方式
5.1X9C102
5.1.1X9C102S工作原理
输入操纵、计数器和译码部份;非易失性存储器和电阻阵列。
输入操纵部份的工作就像一个升/降计数器。
那个计数器的输出被译码而接通一个单接点的电子开关,以便把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端。
在适当的条件下,计数器的内容能够贮存在非易失性存储器中并以便尔后利用。
电阻阵列包括99个单独的电阻,串联地连接。
在二个端点和每一个电阻之间都有一个电子开关,可将该点的电位传输到滑动端。
INC、U/D和CS三个输入端操纵滑动端沿着电阻阵列移动。
只有CS置底,X9C102被选中,才能使U/D和INC输入端同意信号。
在INC输入端由高至低的转变将增加或减少一个7位计数器的值。
那个计数器的输出被译码,进行一百选一的操作,使滑动端的位置沿电阻阵列移动。
当滑动端位于任一固定端点时,就像等效的机械滑动端那样,可不能移到超出终端位置。
即:
当计数器达到一个极端时,可不能循环答复位(当计数器达到全“1”时可不能跳到全“0”)。
只要当CS转变成高而这时INC输入端也是高时,计数器的值即被贮存在非易失性存储器中。
当X9C102被断电,最后贮存的计数器状态将被维持在非易失性存储器中。
当电源恢复时,存储器中的内容被挪用,因此计数器被设置到上一次存储的值。
5.1.2模拟特性参数
(1)电气特性
二点端点是电阻的容差±20%
25℃时的额定功率16mW
滑动端电流±1mA(最大)
典型的滑动端电阻40Ω(1mA时)
(2)分辨率
电阻1%
(3)滑动端的可调整性
无穷制滑动端调整(非贮存工作)
滑动端位置贮存工作10000次数据变化
5.1.3测量的交流条件及方式选择
输入脉冲电平
0V至3V
输入上升和下降时间
10ms
输入参考电平
CS
INC
U/D
方式
L
↓
H
向上滑动
L
↓
L
向下滑动
↑
H
X
储存滑动端位置
H
X
X
等待电流
↑
L
X
不储存,返回等待
5.2超声波模块
5.2.1超声波测距原理
超声波是一种频率比较高的声音,指向性强.超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后碰到障碍物反射回来的时刻,依照发射和接收的时刻差计算动身射点到障碍物的实际距离。
由此可见,超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为:
L=C×T
式中L为测量的距离长度;C为超声波在空气中的传播速度;T为测量距离传播的时刻差(T为发射到接收时刻数值的一半)。
已知超声波速度C=344m/s(20℃室温)
超声波传播速度误差
×T℃
式中:
C0为零度时的声波速度332m/s;
T为实际温度(℃)。
关于超声波测距精度要求达到1mm时,就必需把超声波传播的环境温度考虑进去。
5.2.2超声波模块利用方式
使TRIG=0,最少延迟10us的时刻,然后TRIG=1,超声波模块现在开始启动一个测量周期,发射假设干个40khz的声波,然后启动20ms的按时器等待反射波,若是收到反射波,模块的ECHO输出一个宽度为250us的负脉冲,从TRIG=1到ECHO=0的时刻即为从发射到收到发射波的时刻。
5.2.3计算距离要减去固定延迟
超声波发射头和接收头的内部晶体和外体有一个固定距离,电路也有固定延迟,总延迟时刻为250us,当减去那个250us延迟时程序要做一些容错判定,因为近距离(12mm内)误差较大(距离在12mm范围内,发射头、接收头和目标形成大三角形,测量误差大),t2-t1超级接近250us时看成0距离处置,当t2-t1>250us时可线性处置。
附录:
原理图:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超声波 油箱 检测 技术 方案设计