基于紅外傳感器的液位測量報(bào)警裝置設(shè)計(jì)
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1.4 制作所用元器件清單
制作所用元器件如下：
光敏二極管GKF104，紅外發(fā)射管GKF104，凌陽61板SPCE061A。液晶顯示屏lcd12864（見圖6），焦利式稱，5 V穩(wěn)壓源，電阻，滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線，醫(yī)用輸液器，2.5 L可樂瓶。
紅外發(fā)射接收裝置的實(shí)驗(yàn)中使用的紅外發(fā)射與接收裝置是GKF104元件，實(shí)物圖如圖7所示。該元件是一個(gè)集紅外發(fā)射與接收于一體的元件，這樣就保證了紅外發(fā)射裝置發(fā)出的紅外線一定能被其接收裝置所接收。但在實(shí)驗(yàn)過程中，紅外發(fā)射與接收裝置不再同一側(cè)，因此將GKF 104的紅外發(fā)射頭與接收頭人為地分開，并分別正對著放置在瓶子的兩側(cè)。當(dāng)紅外接收裝置兩端的光減少時(shí)，它兩端的電壓會增大。實(shí)驗(yàn)中將紅外發(fā)射二極管接于 CR2330（3 V）鈕扣電池正負(fù)極上，長的引腳為正，短的引腳為負(fù)。
光敏二極管的性質(zhì)曲線如圖8所示。
2 數(shù)據(jù)測量與分析
2.1 測試數(shù)據(jù)
測量一滴水的體積見表1（先測量400滴水的體積，單位：mL，然后取平均值）。
2.2 數(shù)據(jù)分析
通過一滴水的體積，可以推算出結(jié)果：
2.5 L水：
2 500／0.05=50 000滴
2 L水：
2 000／0.05=40 000滴
當(dāng)計(jì)數(shù)器滴數(shù)達(dá)到設(shè)置的初始滴數(shù)時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警。
由OP07所組成的比較電路設(shè)置的基準(zhǔn)電壓是4.0 V。理論上大于4 V時(shí)輸出為5 V高電平，小于4 V時(shí)輸出為0 V。由于運(yùn)放漏電流的影響，導(dǎo)致低電平為1.1 V，高電平為4.3 V。
2.3 誤差分析
電路在時(shí)間上可能有一段時(shí)間的延時(shí)，造成水滴的計(jì)數(shù)有一定的誤差，但延時(shí)是很巨大的，所以可以忽略。
下落的水滴中可能有氣泡，導(dǎo)致一滴水的體積沒有達(dá)到平均值0.05 mL，從而導(dǎo)致當(dāng)水滴的數(shù)量達(dá)到一定量時(shí)，實(shí)際的體積卻小于理論值，但水滴中的氣泡來自輸液管，量水滴時(shí)影響不是很大，也是可以忽略不計(jì)的。
3 結(jié)語
該裝置的主要設(shè)計(jì)思想是通過紅外傳感器針對滴管每個(gè)水滴的下落進(jìn)行電信號采集。實(shí)驗(yàn)測得，通過此方法測量出的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，誤差很小。同時(shí)該方法思想原理簡單，直觀易懂，可以直接測量出瓶子中剩余水的準(zhǔn)確數(shù)量。該方法僅對水滴進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不僅消除了由于繁瑣的步驟而帶來的其他環(huán)節(jié)的誤差，而且顯示出的數(shù)據(jù)幾乎可以做到與實(shí)際同步，沒有延遲。實(shí)驗(yàn)中顯示出的是剩余水的體積，很好地實(shí)現(xiàn)了控制報(bào)警的設(shè)置。
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