原材料仓物位智能检测系统的设计

摘要：针对企业原材料储藏装置物位检测的需要,设计了一种以双电容式传感器为基础的检测系统，消除了温、湿度等干扰因素,使该检测系统能适应恶劣的工业环境。同时以AT89C51单片机为微控制器，由双电容式传感器、传感器信号检测电路,CPU及显示电路、报警电路和系统软件等构成。
关键词：双电容式传感器；单片机；微小电容测量电路； C/V转换电路；报警器

用单片机组成物位检测系统，对物位进行测量，并用数码管显示当前物位值。
1.根据技术指标进行可行性方案分析及方案论述。
2.硬件的框图及电路设计。
3.软件的框图及软件编程设计。
4.各主要器件、单元电路等的选用方案，性能分析及功能介绍。
5.硬件电路的电路图。
6.软件的程序清单。
7.毕业设计小结。

本文设计的重点之处就是在原材料仓物位智能检测系统中应用的新型的双电容式物位传感器，同时系统以AT89C51单片机为微控制器为核心，由双电容式物位传感器、传感器信号检测电路,显示电路、报警电路和系统软件等构成。本文主要完成工作有：
1、传感器采用双电容器和平行板电容器的结构,用两个结构相同的电容器组成交流电桥检测电路,使两个电容器处于相同的环境条件下,减小因温度和湿度造成的测量误差；改变电容器的结构和参数,增大电容量,减小分布电容和寄生电容对测量结果的影响；
2、信号的检测进行了最优的设计使检测和输出的信号不失真的反映到显示器。
3、系统采用的双电容式物位传感器可以实时、连续的在线检测、显示。
4、系统应用发光二极管和蜂鸣器在系统正常工作、越限工作、上限报警和下限报警实现声光报警。

1 引言
1.1课题背景
原材料是企业生产的基础物资。原材料的数量、质量与安全直接关系到稳定生产的大局。原材料储藏问题始终是企业资材部门密切关注的重点问题。因此，做好原材料储备工作对企业具有重大的意义。
在原材料储藏中主要存在问题是如何随时掌握原材料仓内物料的质量变化情况，物料受温度、湿度及其它因素的影响，可能出现发热、变质等情况。同时在原材料储藏过程中，物位的控制是必不可少的。要实现对物位高度的监测与控制，关键在于能否精确的检测当前物料高度。近年来，出现了许多新型的物位检测方法，各种物位测量仪也发展很快。目前物位测量仪表主要有三个发展方向:非接触测量、物位仪表智能化和小型化、集成化。同时随着科学技术的发展，以及其它相关领域的最新成果向物位测量方面的移植，使得物位测量仪在一些特殊场合(如高温、高压、高真空等)获得了更广泛的应用，测量精度也有了进一步的提高。
1.2物位检测的目的和意义
原材料仓监控中对原材料物位高度的实时测量可谓关键技术之一。物位失控后，会出现错误统计,管理混乱。物位的主要物理参数是物料的介电常数、空气的介电常数，这些参数的快速、准确、自动监测具有重要意义。物料监控系统是能够对物位进行连续的自动监测，完成物料状态的分析与估计的智能系统。该系统利用计算机构成整个原材料仓储区管理系统，系统设计应具备通讯、数据显示、数据存储、数据分析等主要管理功能。
物料在原材料仓中存放时具有以下特点:
(1)物料在自然堆积时，存在着堆积倾斜角，因此表面是不平的。
(2)粉料、块料之间有微小间隙，它在受到振动、压力及潮湿时，间隙会产生变化，物位也随之改变。
由于物位测量具有以上特点，给精确测量带来困难。本课题的测量对象除具有上述的特点外，同时还面临高温、水蒸气和粉尘等恶劣环境的影响，这也是我们选择测量方法的技术关键。
针对上述情况，我们采用了具有高可靠性、寿命长、成本低的双电容式智能物位传感器。该传感器结构简单，安装灵活，可垂直安装在容器内的任意部位，可工作在恶劣的环境中，可减小因温度和湿度造成的测量误差与分布电容和寄生电容对测量结果的影响，不仅适用于金属容器，也适用于非金属容器的粉状、颗粒状物料物位的测量。
 

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