Формализация постановка и решение задачи разработки проектируемого устройства. Технические характеристики прибора для индикации уровня жидкости. Расчет и метрологическое обоснование параметров. Структурная и принципиальная схема, описание устройства.
Аннотация к работе
В курсовой работе требуется разработать прибор для индикации уровня и автоматического аварийного управления. В связи с этим был сделан вывод о разработке простого и достаточно недорого индикатора уровня, который легко можно было бы использовать и в быту. На лицевой стороне (выполненной из оргстекла) установлены светодиоды (Зеленого, желтого, оранжевого и красного цветов) и динамик сигнализирующий о поднятии уровня в емкости. В резервуар с жидкостью помещается 5 заизолированных проводов уровня с металлическим кончиком на конце, длина заизолированных проводов выбирается для каждого резервуара отдельно, согласно емкости резервуара, и уровню измеряемой жидкости. Когда в резервуаре с жидкостью отсутствует вода то транзистор закрыт и соответственно все светодиоды и динамик находятся в выключенном положений, но как только вода начинает заполнять стенки сосуда, и достигать концов датчиков, светодиоды разного уровня загораются по порядку , а когда вода достигает предельного уровня, звуковой индикатор издает сигнал.Удобство в использовании, простота конструкции обеспечивают высокую надежность и эффективность.
План
Содержание
Аннотация
Введение
Формализация постановки и решения задачи разработки проектируемого устройства
Технические характеристики
Расчет и метрологическое обоснование параметров
Структурная схема, описание
Описание принципиальной схемы
Выводы
Литература
Приложение
Аннотация
Введение
В курсовой работе требуется разработать прибор для индикации уровня и автоматического аварийного управления. Данная тема достаточно актуальна на производстве и в быту. После проведенного мною анализа был сделан вывод, что в продаже уже имеется большое количество предложении, но цены на них достаточно высокие. К примеру- покупка емкостного датчика с индикатором обойдется примерно в 15-20 тысяч рублей, что является весьма весомой суммой для заказчика. В связи с этим был сделан вывод о разработке простого и достаточно недорого индикатора уровня, который легко можно было бы использовать и в быту.
Конструкция устройства сделана из пластика. На корпусе присутствуют места для крепления изделия к стене. На лицевой стороне (выполненной из оргстекла) установлены светодиоды (Зеленого, желтого, оранжевого и красного цветов) и динамик сигнализирующий о поднятии уровня в емкости. Так же присутствуют штекеры для подключения насоса откачки воды. Устанавливается мое устройство в закрытых помещениях, не в агрессивных условиях. Корпус соответствует стандарту защиты IP54 (Пылезащищенное, защита от брызг , падающих в любом направлении)
Формализация постановка и решение задачи разработки проектируемого устройства
Для ведения технологических и бытовых процессов, большое значение имеет контроль за уровнем жидкости в производственных аппаратах и в бытовых резервуарах. Кроме того, зная площадь любой поверхности , по величине уровня можно определить количества вещества в ней.
Для измерения уровня жидкости применяют поплавковые, гидростатические, емкостные, оптические, термоэлектрические, кондуктометрические (зависящие от электропроводности среды погружения). Датчики последнего типа широко используется в любительских разработках ввиду простоты конструкции.
Для разработки устройства был выбран самый дешевый и простой способ, этот способ кондуктометрический. Так как он является простым и наиболее удобным для поставленных целей. Эти уровнемеры обеспечивают измерения текущего уровня и сигнализацию четырех перестраиваемых предельных уровней воды, молока, пива, щелочи, кислот, нефти, а так же других жидких и сыпучих средств. Работа таких уровнемеров основана на различии диэлектрической проницаемости жидкости.
Принцип их работы. В резервуар с жидкостью помещается один или несколько электродов, закрепленных на разной высоте. Если между электродами нет жидкости, то сопротивление между контактами очень велико. По мере заполнения резервуара, контакты электродов погружаются в жидкость, сопротивление резко уменьшается, что собственно фиксируется измерительными приборами.
Основные технические характеристики приведены в таблице
Позиция Наименование Примечание Количество
R13 220КОМ Подстрочные резистор 1
R5-R8 1КОМ Красный, черный, коричневый 4
R1-R3 300 КОМ Коричневый, черный, оранжевый, серебристый 3
R9-R12 10КОМ
VD1 LED 5мм зеленый 1
VD2 LED 5мм желтый 1
VD3 LED 5мм Красный 1
Динамик 0,5W 1
КТ315Б 3
Диапазон рабочих температур ОС От минус 15 до 55
Степень защиты корпуса от пыли и влаги IP66
Конденсаторы Vc7854 5
ATMEGA8 Vderq21 32кб 1
Расчет и метрологическое обоснование параметров
Разработанный прибор предназначен для индикации уровня жидкости. Принцип действия- кондуктометрический. В резервуар с жидкостью помещается 5 заизолированных проводов уровня с металлическим кончиком на конце, длина заизолированных проводов выбирается для каждого резервуара отдельно, согласно емкости резервуара, и уровню измеряемой жидкости. В качестве датчика удобно использовать две пластины из одностороннего фольгированого стеклотекстолита, размером 10 х 50 мм. Пластины соединяют между собой на расстоянии 3 - 5 мм через изолирующие втулки так, чтобы фольгированные поверхности были обращены друг к другу и не замыкались между собой. Когда в резервуаре с жидкостью отсутствует вода то транзистор закрыт и соответственно все светодиоды и динамик находятся в выключенном положений, но как только вода начинает заполнять стенки сосуда, и достигать концов датчиков, светодиоды разного уровня загораются по порядку , а когда вода достигает предельного уровня, звуковой индикатор издает сигнал.
Для устройства не требуется высокой точности, поэтому этот метод измерении подходит для реализации задачи
-Диапазон измерении уровня жидкости- от 25см и выше
-Диапазон работы от 1 до 42
-Число точек контроля 4
-Число точек аварийного контроля 1
-Расстояние между точками контроля: -Минимальное в пределах габаритных размеров поплавка
-Максимальное в пределах диапазона измерения
Структурная схема, описание
Устройство измерения уровня
Датчик(заизолированные Провода с металлическим кончиком) Преобразователь изменения напряжения Светодиоды(сигнализаторы уровня)
Геркон В.У
Исполнительный механизм
Аварийная система управления уровнем
Принцип действия.
Прибор имеет две независимые части. Первая, отвечает за индикацию уровня в емкости, вторая за аварийное управление этим уровнем. Таким образом, погрешность измерений не влияет на аварийное срабатывание исполнительных механизмов
Для измерения уровня используется датчик, изготовленный из проводов с металлическим наконечником. При изменении уровня загораются разного рода светодиоды зеленый(когда уровень воды минимальный, желтый бак на половину заполнен, красный, когда бак полон, при максимальном наполнении бака срабатывает и звуковой сигнал сигнализирующий о том что бак полностью наполнен.
Для защиты от переполнения у нас стоит микроконтроллер ATMEGA8, который подает сигнал на насос, тот в свою очередь регулирует уровень жидкости между и максимальной и минимальной величиной, таким образом наш бак защищен от перезаполнения и переливания.Так же у нас имеется звуковой индикатор который подает громки звуковой сигнал при включения насоса, т.е в случае включения насоса пользователь данного прибора может услышать что насос включен, и контролировать процесс откачки воды.
Описание принципиальной схемы индикатор прибор схема
Описание работы измерителя.
Подстрочный резистор R13 позволяет установить необходимую чувствительность датчика. Резистор R5-R8 снижают вероятность ложного срабатывания . Диоды VD-1; VD-2;VD-3;VD-4 срабатывают при открытом транзисторе и показывают уровень воды в емкости, все это устройство соединено с ATMEGA 8, которая собственно и отвечает за управление насосом, ATMEGA 8 питается от отдельного источника питания и начинает свою работу только в том случае когда индикаторы уровня открывает оптопару, в свою очередь ATMEGA8 подает сигнал на насос, звуковой динамик, который сигнализирует нам о том что включено аварийное управление уровнем жидкости.
Вывод
Данный прибор обеспечивает максимальную функциональность при минимальных затратах. Удобство в использовании, простота конструкции обеспечивают высокую надежность и эффективность. Низкое потребление- экономия средств, так же немаловажный плюс. Так же это устройство подойдет для инвалидов или слабовидящих людей, в том случае когда им необходимо контролировать уровень жидкости в резервуаре , так можно использовать для дачи, в качестве заполнения поливочной станции.
Список литературы
Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Кн.1, М.: Мир, 1984.
Велшек Я. Измерение низких температур электрическими методами. М.: Энергия, 1980.
К.Бой.Цифровая электроника.2007М
Николаенко.Самоучитель по радиоэлектронике.2006
Соклоф. Аналоговые электронные схемы.1988.580с
Silicon temperature sensors.- Electron.Appl.News, 1982, v.19, №2.
Raabe G. Silizium temperatur sensoren von -50 °C his 350 °C - NTG - Faahber, 1982, №79.