AT89S51单片机自动加料机的控制系统设计+硬件原理图+源码(3)
2.2 物位传感器的选择
物位是指贮存容器里的液体、粉粒壮固体、气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的几种液体间由于密度不等而形成的界面位置。根据具体用途分为液位、界位传感器。物位是物料耗量或产量计算的重要参数。特别是现代工业，生产规模大，效率高，且常有高压、高温、强腐蚀性或易燃、易爆等特殊物料，对于物位的监视和控制至关重要。
对于粒体，必须考虑到颗粒间的空隙，应注意区分密度和容重。密度是指物质每单位体积的质量，即通常的质量密度 。容重则是包含空隙在内的每单位体积的重量 v，也就是视在重度或宏观重度，它总要比颗粒物质本身的重度小，其差额决定于空隙率，而空隙率又取决与很多因素。如颗粒形状、尺寸、压力、振动、黏结性等，所以粉粒体物料的体积储量和质量储量之间不易精确换算，这也是需要注意的[6]。
2.2.1 电容式物位传感器
电容式物位传感器是利用物料介电常数恒定时极间电容与物位正比的原理构成的。
根据电机的结构可将容式物位传感器分为三种：(1)适用于导电容器中的绝缘性物料。(2)适用于非金属容器，或虽为金属容器但非立式圆筒形，物料为绝缘性的。(3)用于导电性物料。
电容式物位传感器无可动部件，与物料密度无关，但应注意物料中含水分时将对测量结果影响很大，并且要求物料的介电常数与空气介电常数差别大，需用高频电路。所以不予采用。
2.2.2 阻力式料位传感器
阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。
(1)重锤探索法：在容器顶部安装由脉冲分配器控制的步进电机，电机正转时释放悬有重锤的钢索。重锤下降到与料面接触后，钢索受到的合力突然减小，促使力传感器发出脉冲。脉冲改变门电路的状态，使步进电机反转，重锤提升，同时开始脉冲计数。待重锤升至顶部触发行程开关，步进电机停止转动，同时计数器也停止计数并显示料位(料位值即容器全高减去重锤行程之差)。这种方法运用的是逻辑电路和数字电路，可连续测量料位值并输出数字量，是数字传感器。虽然使用起来比较方便简单，但由于其采样是周期性的，时间上不连续，所以此设计不予采用。
(2)旋桨或推板法：在容器壁的某一高度安装小功率电动机，轴伸入容器内，末端带有桨状叶片。叶片不接触物料时，自由旋转的空载状态下电动机的电流很小，一旦料位上升到与叶片接触，转动阻力增加，甚至堵转，电流明显加大。根据电流的大小使继电器的接点动作，发出料位报警或位式控制信号。这种原理构成的料位开关，只能安装在容器壁上，高度取决于动作所对应的料位值。应用不广泛，所以此设计也不予采用。
(3)音叉法：根据物料对振动中的音叉有无阻力探测料位是否到达或超过某高度，并发出通断信号，这种原理不需要大幅的机械运动，驱动功率小，机械结构简单、灵敏、可靠。
音叉由金属制成，要求弹性良好，本身具有已确定的固有频率，如果外加交变力的频率与其固有频率一致，则叉体将会产生共振。由于空气阻尼极其微弱，且音叉的能量损耗又很少，所以只需较小的驱动功率就能文持较强的振动。当粉粒体物料触及叉体之后，能量消耗在与物料颗粒间的摩擦上，振幅急剧衰减，音叉停振。
为了给音叉提供交变的驱动力，利用放大电路对压电元件施加交变电场，靠逆压电效应产生的机械力直接作用在叉体上。用另外一组压电元件的正压电效应检测振动，它可以把振动力为微弱的交变电信号。再经由放大器，把检振元件的信号放大。经过移相，施加到驱动元件上，构成闭环振荡器。在这个闭环中，既有机械能也有电能，叉体是其中的一个环节，倘若受到物料的阻尼难以振动，正反馈的幅值和相位都将明显的改变，破坏了振荡条件，就会停振。只要在放大电路的输出端接以适当的元器件，很容易得到开关信号。