超低温液位测量装置设计

【摘要】：随着液化天然气(LNG)在汽车燃料中的广泛应用,LNG低温储罐液位测量装置的需求也随之产生。液位的测量是汽车燃料装置控制系统的重要组成部分,本课题的主要目的是研制可靠的检测装置去测量燃料液位和液量,让驾驶员清晰的知道储罐内剩余燃料的情况。作者提出了一种电容传感器测量超低温液位的方案,搭建了实验装置,分别研制了传感器、变送器、显示器三个模块,并整合成一个智能化的现场变送器式仪表,使用嵌入式技术来进行液位量的计算及显示。由于液化天然气(LNG)属于超低温液体,所以探测这种液体的传感器需要能应对超低温的工作环境。传感器选用的是以304不锈钢为材料的同轴电容传感器。以304不锈钢为内外轴基底材料,两轴间用聚四氟乙烯来作为绝缘材料。这样的一款传感器性能稳定,电容变化均匀,耐超低温,适合选作本课题的传感器。通过设计变送器测量电路,来实现对电容传感器传输出来的信号进行采集和处理。本课题选用基于7555定时器和STM32芯片设计电路,结合嵌入式技术将传感器的电容变化转换成脉冲信号输出,再通过软件算法实现对脉冲宽度的测量从而计算出电容值,并最终计算出液位高度和燃料余量。实验结果证明,该测量电路可以可靠稳定的将传感器所测电容信号精确的转换成脉宽信号并将其换算成液位值发送给显示器。显示器用迪文DMT80480T070电阻式触摸屏来实现。该触摸屏具有耐高低温,耐油脂,耐刮伤,耐静电等优点,能够实现显示数据、显示状态、执行操作、画面模拟等功能。通过SD卡的方式将程序写入上位机。下位机将指令和数据通过RS232通讯协议输送给触摸屏显示,触摸屏上采集到的触摸按键信号反馈给控制单元处理。通过触摸屏厂家提供的开发平台对上位机进行编程,从而设计好简单方便实用的人机交互界面。经过实验证明,该方案可行,能达到预期要求的1%的测量精度,最终可以得到测量准确、安全可靠、经济耐用的低温燃料液位测量装置。
【关键词】：液位测量 电容传感器 STM32 555定时器
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE972