超聲液位智能控制系統(tǒng)分析

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摘要：闡述優(yōu)化設(shè)計(jì)的超位智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量、無(wú)線藍(lán)牙監(jiān)控液位、智能手機(jī)顯示的功能。設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)利用智能手機(jī)、HC-O8完成超聲液位測(cè)量，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無(wú)線傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)的效果。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)，控制技術(shù)，液位測(cè)量，藍(lán)牙傳輸

引言

電子技術(shù)在測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，使自動(dòng)測(cè)量能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)到精準(zhǔn)性的程度。以此為基礎(chǔ)，因?yàn)槌暡ň哂袦y(cè)距精確性高、受被測(cè)介質(zhì)影響干擾不大的特性，所以在多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之中受到性質(zhì)特殊性的影響，難以將其應(yīng)用到直接接觸式為主體的傳感器。因此，在超聲液位智能控制系統(tǒng)方面，它與單純的系統(tǒng)之間盡管在原理方面有差距，但是在能量的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化以及傳遞方面，能夠較好地實(shí)現(xiàn)由超聲波向電腦脈沖動(dòng)轉(zhuǎn)換的效果，在對(duì)于液體面進(jìn)行一些特殊測(cè)量的時(shí)候，僅僅靠單片機(jī)這樣的設(shè)備進(jìn)行信息傳統(tǒng)、處理以及編碼等，難以達(dá)到理想化的控制功效。所以對(duì)于超聲智能測(cè)試系統(tǒng)來(lái)講，以它作為研究的對(duì)象，除了在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用之外，還可以在化工、農(nóng)業(yè)等其他領(lǐng)域中得到使用，而且對(duì)于它的研究能夠提升液位測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量效果，提升實(shí)時(shí)控制的效果，提升控制的精確性、準(zhǔn)確性等能夠發(fā)揮它較強(qiáng)的實(shí)用性?xún)r(jià)值。

1超聲液位智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

在本研究中使用的是在AT89C51單片機(jī)基礎(chǔ)上的中央處理器作為其主體，進(jìn)行液位控制工作。這一系統(tǒng)主要由幾個(gè)模塊構(gòu)成：即中央處理模塊、超聲波測(cè)距模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)輸入模塊以及電機(jī)控制模塊組成，其中的核心芯片是AT89C51，使用這樣的傳感技術(shù)進(jìn)行液位測(cè)量工作，能夠有效地控制液位，使其更加準(zhǔn)確和科學(xué)[1]。而現(xiàn)實(shí)中，常用的測(cè)距方法以及依據(jù)的原理有幾個(gè)方面：首先要應(yīng)用超聲波向外界發(fā)射相應(yīng)的測(cè)試目標(biāo)，并且此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，然后超聲波在傳播過(guò)程里通常會(huì)受到目標(biāo)被測(cè)物的影響，產(chǎn)生條件反射，在接收器接收到相應(yīng)的脈沖以后，就會(huì)使計(jì)時(shí)系統(tǒng)停止工作，并且計(jì)時(shí)器記錄下發(fā)身的目標(biāo)地點(diǎn)、被測(cè)量物體反射回來(lái)后的時(shí)間等。除此之外，超聲波的速度通常會(huì)達(dá)到340m/s，計(jì)算式為S＝vt/2，從其中的就可以測(cè)算出發(fā)送器到被測(cè)量物體兩者之間的實(shí)際距離[2]。見(jiàn)圖1。

1.2系統(tǒng)的工作原理

在測(cè)量方面。以運(yùn)用超聲波傳感技術(shù)，監(jiān)控變化的狀況，應(yīng)用超聲波傳感模塊，對(duì)于其結(jié)果，應(yīng)用A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換與處理，將其變?yōu)殡娦盘?hào)，最后將信號(hào)傳遞到單片機(jī)接收器上。一旦其閾值大于或等于上限時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)抽水功能，并抽出液體使液面下降的時(shí)候，在液位不及規(guī)定的高度時(shí)，電機(jī)排水泵受到發(fā)出的指令影響就會(huì)使液面進(jìn)一步上升，從而達(dá)到準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、科學(xué)控制的目的[3]。就電路角度來(lái)看，往往會(huì)產(chǎn)生三個(gè)狀態(tài)，特別是在初始化，低水位、高水位以及正常水位的情況下。傳感器能夠根據(jù)水位狀況及時(shí)傳輸高水平信號(hào)，同時(shí)反射給報(bào)警系統(tǒng)，并形成通路，為水泵注水。

1.3超聲波測(cè)距模塊

以超聲波進(jìn)行測(cè)距工作，是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為核心的技術(shù)，最為關(guān)鍵的模塊。超聲波采用人耳即能聽(tīng)到的音頻為基礎(chǔ)，在20kHz的音頻時(shí)，人耳往往難以聽(tīng)到聲波，其聲波可多達(dá)到1011Hz，其中具有可傳播性、可接收性、速度快等眾多優(yōu)點(diǎn)，能夠達(dá)到接收反射信號(hào)的功效[4]。

2超聲波位智能控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

2.1主控芯片

超聲波位智能控制系統(tǒng)大都選擇的控制芯片有ATMEL的AT89C51單片機(jī)，它具有靈活性的優(yōu)勢(shì)，而且準(zhǔn)確性高，還具有可擦除性，通常能夠反復(fù)擦除數(shù)千次，在處理數(shù)據(jù)方面具有處理速度快，集成性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，特別是它具有集成CPU和RAM等資源的優(yōu)點(diǎn)，還能夠集成多個(gè)接口以及電路等復(fù)雜狀況的優(yōu)勢(shì)，因此能夠滿足外設(shè)裝備的應(yīng)用要求[5]。

2.2超聲波傳感器

控制系統(tǒng)除了能夠?qū)τ诠I(yè)生產(chǎn)中特殊的液體進(jìn)行有效測(cè)量與監(jiān)控外，還能夠在特殊環(huán)境中有針對(duì)性的感應(yīng)環(huán)境發(fā)生的相應(yīng)變化情況[6]。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的超聲波傳感器有以下幾種：通用型傳感器、寬頻帶型傳感器、封閉型傳感器、高頻型傳感器。因此，應(yīng)用封閉性的傳感器，不僅能夠防止其受到封閉性空間的限制，而且在惡劣環(huán)境之下進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，保障其準(zhǔn)確性，而且能夠達(dá)到有別于其他傳感器測(cè)量水平和效果的目的。2.3A/D轉(zhuǎn)換電路在電路轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)中應(yīng)用了ADC0808型號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，并把應(yīng)用計(jì)算機(jī)與AT89C51的嵌入式接收器進(jìn)行連接。

2.4顯示和報(bào)警電路

顯示電路包括四個(gè)數(shù)字顯示器，以字母順發(fā)光段的連接器，將其連接到微控制器上的P1端口中，分別標(biāo)記1、2、3、4等四個(gè)數(shù)字管，并連接到各個(gè)控制器上的P2端口的低4位中形成有效的電路。

2.5電機(jī)控制電路

控制電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間、啟動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)以及控制等作用的發(fā)揮，需要用2N2219放大器，進(jìn)行電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)，在使用了1N4001二極管后再進(jìn)行連接。通過(guò)這樣的運(yùn)行方式，能夠最終達(dá)到干擾、影響、驅(qū)動(dòng)和傳輸?shù)男Ч?，以防止?duì)驅(qū)動(dòng)電路功能效果的目的。見(jiàn)圖2。

3結(jié)語(yǔ)

控制好永磁同步的電機(jī)滑模觀測(cè)系統(tǒng)，要求對(duì)與模糊控制結(jié)合，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模糊滑模觀測(cè)器控制的有效策略[7]。它在抗干擾方面的干擾性極強(qiáng)，穩(wěn)定性極高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。除此之外，積分滑模控制在調(diào)適性、自適性以及控制性方面是其他系統(tǒng)難以比擬的，將模糊控制和和積分滑模結(jié)合在一起進(jìn)行控制，不僅能夠提高滑模觀測(cè)器有效檢測(cè)的效果，還可以提升電機(jī)轉(zhuǎn)子信息的精確性，使滑?？刂频臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性減低，同時(shí)提高抗干擾能力，提升自身對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力[8]。因此，使用仿真對(duì)比檢驗(yàn)的方式，能夠觀測(cè)、控制模糊滑模的效果，提高其應(yīng)用性水平。

參考文獻(xiàn)

[1]喬元健,李軍.工業(yè)水箱液位智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2019,33(06):59-63.

[2]王正陽(yáng).液位智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南:湖南大學(xué),2018.

[3]黃俊.高精密液位控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2018,26(05):90-93.

[4]劉志信,王文,郭金妹,黃小群,戴裕龍.安防報(bào)警系統(tǒng)在萃取液面控制中的研究與設(shè)計(jì)[J].科技與創(chuàng)新,2020(10):143-144.

[5]鐘臻峰,金孟加,沈建新.基于分段PI調(diào)節(jié)器的模型參考自適應(yīng)永磁同步電動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速范圍無(wú)傳感器控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2018,38(04):1203-1211+1297.

[6]龐科旺,馬亞民.船用永磁同步電機(jī)參考模型自適應(yīng)模糊控制研究[J].艦船科學(xué)技術(shù),2018,40(03):76-80+105.

[7]王成元,夏加寬,楊俊友.電機(jī)現(xiàn)代控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[8]朱嶸嘉,紀(jì)志成.模糊多參考模型自適應(yīng)控制及仿真研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2005(12):2997-3000+3003.

作者：白琳 單位：黑龍江工商學(xué)院