电容式液位传感器系统1设计原理采用筒式电容传感器采集液位的高度。 主要利用其两电极的覆盖 面积随被测液体液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系 进行液位测量。由于从传感器得出的电压一般在 030mv之间，太小 不易测量，所以要通过放大电路进行放大。 从放大电路出来的是模拟 量，因此送入ADC0809转换成数字量，ADC0809连接于单片机，把 信号送入单片机。显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。2.系统框图被测物理量：主要是指非电的物理量，在这里为水位。传感器：将输入的物理量转换成相应的电信号输出，实现非电量到电量的变换。传感器的精度直接影响到整个系统的性能，所 以是系统中一个重要的部件。放大，整形，滤波：传感器的输出信号一般不适合直接去转换 数字量，通常要进行放大，滤波等环节的预处理来完成。A/D转换器：实现将模拟量转换成数字量，常用的是并行比较型、逐次逼近式、积分式等。在此用到逐次逼近式。单片机：目前的数据采集系统功能和性能日趋完善，因此主控部分一般都采用单片机。3传感器原理电容式液位传感器系统；它利用被测体的导电率，通过传感器测 量电路将液位高度变化转换成相应的电压脉冲宽度变化 ，再由单片 机进行测量并转换成相应的液位高度进行显示，该系统对液位深度具 有测量、显示与设定功能，并具有结构简单、成本低廉、性能稳定等 优点。3.1传感器的组成图为传感器部分的结构原理图。它主要是由细长的不锈钢管 （半径为 R1 ）、同轴绝缘导线（半径为R0 ）以及其被测液体共同构成的金属圆 柱形电容器构成。该传感器主要利用其两电极的覆盖面积随被测液体 液位的变化而变化，从而引起对应电容量变化的关系进行液位测量。绝缘铮线被测液休图3-1-2传感器原理图3.2测量原理由图1可知，当可测量液位H二0时，不锈钢管与同轴绝缘导线构成的金属圆柱形电容器之间存在电容 C0 ,根据文献得到电容量为：-(1)式中，C0为电容量，单位为F ; 0为容器内气体的等效介电常数，单位为F/ m; L为液位最大高度；R1 为不锈钢管半径;R0为绝缘导线半径，单位为m。当可测量液位)为 H时，不锈钢管与同轴绝缘电线之间存在电容CH :=2兀邙亿 -业 Hlll( Jtl/ RQ)hl( J?l/ RO)=2lL 十二 w 钿 H：.i.人i .:(2)式中，为容器内气体的等效介电常数，单位为F/m。因此，当传感器内液位由零增加到H时，其电容的变化量 C可由式(1)和式(2)得2才心-应 J HInf 2?1/ RO)(3)由式可知，参数 0 , , R1 , R0都是定值。所以电容的变化量 C 与液位变化量H呈近似线性关系。因为参数 0 , , R1 , R0 , L都 是定值，由式 变形可得:CH = a0 + b0 H ( a0和b0为常数)。可 见,传感器的电容量值 CH的大小与电容器浸入液体的深度 H成线 性关系。由此，只要测出电容值便能计算出水位。3.3将电容转化成电信号部分采用运算法测量电路来转化。该电路由传感器Cx和固定的标准电容Co以及运算放大器A组成运算放大器测量电路原理图3.4显示电路设计发现需要4位的LED足可满足本设计的显示精度要求，为了减少所需 的I/O数量，降低成本，采用动态显示控制方式。通过对显示接口电路 的综合分析，发现测距仪利用串行输入BCD码一十进制译码驱动显示 器件MC1449睐完成与单片机系统的显示接口较为简单可靠。