基于红外传感器的液位测量报警装置设计

　　先进行初始化，再通过按键key设置初始值a。判断信号接收端的电压如果为高电平，则计数器cout=cout+1，如果为低电平则不加。当计数器的cout等于初始值a时，中断报警，然后重新初始化。如果不等于初始值则继续计数。计数过程实时通过液晶板显示。

　　1.4 制作所用元器件清单

　　制作所用元器件如下：

　　光敏二极管GKF104，红外发射管GKF104，凌阳61板SPCE061A。液晶显示屏lcd12864（见图6），焦利式称，5 V稳压源，电阻，滑动变阻器，导线，医用输液器，2.5 L可乐瓶。 

　　红外发射接收装置的实验中使用的红外发射与接收装置是GKF104元件，实物图如图7所示。该元件是一个集红外发射与接收于一体的元件，这样就保证了红外发射装置发出的红外线一定能被其接收装置所接收。但在实验过程中，红外发射与接收装置不再同一侧，因此将GKF 104的红外发射头与接收头人为地分开，并分别正对着放置在瓶子的两侧。当红外接收装置两端的光减少时，它两端的电压会增大。实验中将红外发射二极管接于CR2330（3 V）钮扣电池正负极上，长的引脚为正，短的引脚为负。 

　　光敏二极管的性质曲线如图8所示。 

　　2 数据测量与分析

　　2.1 测试数据

　　测量一滴水的体积见表1（先测量400滴水的体积，单位：mL，然后取平均值）。 

　　2.2 数据分析

　　通过一滴水的体积，可以推算出结果：

　　2.5 L水：

　　2 500／0.05=50 000滴

　　2 L水：

　　2 000／0.05=40 000滴

　　当计数器滴数达到设置的初始滴数时，报警器开始报警。

　　由OP07所组成的比较电路设置的基准电压是4.0 V。理论上大于4 V时输出为5 V高电平，小于4 V时输出为0 V。由于运放漏电流的影响，导致低电平为1.1 V，高电平为4.3 V。

　　2.3 误差分析

　　电路在时间上可能有一段时间的延时，造成水滴的计数有一定的误差，但延时是很巨大的，所以可以忽略。

　　下落的水滴中可能有气泡，导致一滴水的体积没有达到平均值0.05 mL，从而导致当水滴的数量达到一定量时，实际的体积却小于理论值，但水滴中的气泡来自输液管，量水滴时影响不是很大，也是可以忽略不计的。

　　3 结语

　　该装置的主要设计思想是通过红外传感器针对滴管每个水滴的下落进行电信号采集。实验测得，通过此方法测量出的数据比较准确，误差很小。同时该方法思想原理简单，直观易懂，可以直接测量出瓶子中剩余水的准确数量。该方法仅对水滴进行数据采集，不仅消除了由于繁琐的步骤而带来的其他环节的误差，而且显示出的数据几乎可以做到与实际同步，没有延迟。实验中显示出的是剩余水的体积，很好地实现了控制报警的设置。