FastBond2阶段1-基于水位传感器的框图设计

内容介绍

一、

随着科学技术的发展和生活水平的提高，加湿器开始引起人们的注意，不论是工厂、仓库、车间、还是卧室，加湿器随处可见并且发挥着极其重要的作用。但是，常规的加湿器只是简单地持续加湿,对湿度的调节能力差，容易过度加湿，并且缺乏对水位的检测管理，缺乏安全性。而无论是在日常生活中还是科学试验及工业生产中，不仅要求准确有效的控制湿度，还要确保加湿的安全性。本次大赛我设计了一个水位传感器，这个水位传感器可以用来实现对水位的检测，用于加湿器等家用设备的水位检测。

这次设计通过LM393的电压来控制输出的高低电平，水位传感器主要由水位传感器和LM393组成，通过LM393来完成电平信号的输出，来弥补水位传感器不能输出电平的不足。

LM393是一款双路比较器芯片，可以将两个输入信号进行比较，输出高电平或低电平。水位传感器一般是基于电容原理设计的，当水位上升时，水与电极之间的电容增大，导致传感器输出的电压信号发生变化。将这个电压信号与一个参考电压进行比较，就可以得到水位高于或低于某个预没值的信号。LM393可以将传感器输出的电压信号与参考电压进行比较，输出高电平或低电平，以此来检测水位的高低。具不实现万法以使用LM3935片和水位传感器织合，将传感器给接入LM393S入，参考里接到另一个输入，通时引时险一高电平来检测水位高低。

二、

这次大赛设计使用了Texas Instruments（TI）的LM393M/NOPB-ND来实现水位传感器的设计。LM393是一种常用的电压比较器，有很多的单片机开关模块都是通过 LM393 制作的。

例如：光照开关，震动开关、霍尔传感器、光敏二极管开关、火焰传感器开关、红外避障模块等

三、

流程图及原理图初步设计都是由Scheme-it网页绘制。

这里是分享链接：https://www.digikey.cn/schemeit/project/新项目-2023-07-25-1450-cc66fee738804bf2bc217a509aec5d80

https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/cc66fee738804bf2bc217a509aec5d80

框图如下所示：

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前面是水位检测器水位高输出高电压（0~5V），然后经过LM393来输出高低电平

四、

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水位传感器是通过水位传感器加LM393组合到一起称为水位传感器模块。因为本身水位传感器无法输出电平信号所以我们最后通过LM393进行输出，当水越多输出电压越高，LM393的IN-引脚电压为2.5V(R1,R2为分压电阻 )所以如果当水位传感器输出大于2.5V ，LM393输出高电平小于2.5V输出低电平，接10k 是为了上拉，把电平钳位为高电平，R1和R2分压得到电压为2.5V。1IN+为外接器件用来进行采集电路得到的电压为0到5V. out为输出电平.Lm393只会输出2种电平一种是高电平一种是低电平0和1，当电压大于2.5v就会输出高电平，低于2.5输出低电平。所以我们做lm393电路中1IN+引脚外接的无论是光敏，水位，烟雾，湿度等器件这个引脚只是采集电压进行比较最后输出是的都是高低电平0和1

LM393的输出部分是集电极开路，发射极接地的NPN输出晶体管，可以用多集电极输出提供或OR ing功能。此输出能作为一个简单的对地SPS开路（当不用负载电阻没被运用），输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流（16mA）时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。

（输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制。当达到极限电流（16mA）时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。输出饱和电压被输出晶体管大约60ohm 的γSAT限制。当负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压（约1.0mV）允许输出箝位在零电平。）

LM393主要特点　

　工作温度范围：0°C -- +70°C 　　

SVHC（高度关注物质）：No SVHC （18-Jun-2010）　

　器件标号：393工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，

单电源： 2～ 36V，

双电源：±1～±18V；　　

消耗电流小，ICC=0.4mA；　

输入失调电压小，VIO=±2mV；　　

共模输入电压范围宽， VIC=0～VCC-1.5V；　

输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；　

输出可以用开路集电极连接“或”门；　

表面安装器件：表面安装

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LM393是高增益，宽频带器件，像大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小的正反馈量（滞回1.0~10mV）能导致快速转换，使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡，除非利用滞后，否则直接插入IC（集成电路板integrated circuit，缩写：IC）并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要。

五、

本次大赛我学习到了一个新的电路搭建软件，这个软件使用起来非常的方便，有很多种器件可以选择，同时还可以自己创建需要的器件，用它可以很方便的搭建一个水位传感器，这次学习和实践使我受益匪浅，希望大赛能越办越好。