闸门开度荷重测控仪

摘要闸门作为水利系统的核心机构，实现数字化、智能化、自动化己经变得十分迫切。

随着自动控制、通信及计算机技术的不断发展，把遥测遥控、通信及计算机技术应用于闸门及水位等参量的自动测量、计算、控制和调节，就是水闸监控系统的主要内容和目标。

闸门开度荷重测控仪是一种用于现场测量、控制闸门开度及荷重的智能化仪表。

老式的闸门开度测量仪的测量精度低，可靠性差，并且，目前我国大多数的闸门控制系统，都是将载荷监控与开度测控分开设计。

本系统就是在这样的实际要求下，在认真研究了国内外相关产品的优缺点的基础上，在整个设计过程中充分考虑到了用户的需求，设计出的一套使用灵活、通用性强、自动化程度较高的闸门开度荷重测控仪，使得设计出的产品能应用于各种规模的水电站及水利系统。

本文所述的闸门开度荷重测控仪是以单片机AT89C52为核心部件的工作系统，通过C语言编制的软件程序支持;对从传感器采集到的开度信号和荷重信号进行计算、判断处理;人机交互主要由按键来完成;显示闸门的开度、载荷状态并在故障时报警;驱动继电器工作;可以对闸门开度测控仪的各参数通过按键和汉字液晶显示器进行控制与管理;并且该系统还可以和远程监控(PC机)之间进行通信，数据传输采用485总线，依靠自主设计的通信协议来保证。

具有很好的安全冗余度和良好的人机界面，实现了更高的智能水平。

结果表明:系统整体设计合理、性能可靠，实现了预期的目标。

关键词:闸门;单片机;开度;荷重;测控仪器AbstractAs the core part of water conservancy system,it becomes much important to achieve the digital,intelligence and automation of the gate.With the development of auto-control,telecommunication and computer technology,it has applied remote control and measurement, telecommunication and computer technology on the measurement,calculation,control and adjustment of the gate's and water level's parameter in order to attain the main content and aim of this gate monitor system.The gate's open degree monitor is an intelligent instrument mainly used in scene measuring,gate's open degree and load controlling.The traditional gate's open degree monitor is bad in measurement's accuracy and dependability.What's more,it is common to measure and monitor was designed on the basis of clients,this monitor can be used in various scale water-electricity station for it's flexible,wide adaptation and high automotive degree.This gate's open degree monitor is a system mainly bases on AT89C52,with the help of software of C.Through calculation of the open degree signal and load signal of the sensor,signal judging and treating,communication between people and system by key,this system can display the state of open degree and load.It can alert when there are some problems,drive relay work,control and manage the various parameters of this monitor through key and LCD.It can also communicate with PC by 485 bus.This self design agreement assured theaccuracy and security of this communication.It has a perfect redundant degree and man-machine interface which is more intelligent than before.With the adjustment ,the result indicate:this design is reasonable and reliable.It has been made into production.Key Words: gate, Single-Chip Microcomputer, open degree, load value, measure and control instrument目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章绪论 .................................................................................................... - 1 -1.1 概述............................................................................................................ - 1 -1.2 设计的主要内容........................................................................................ - 2 -1.3 闸门开度荷重监控系统的国内外研究概况............................................ - 3 -第二章总体方案的设计.................................................................................. - 5 -2.1 闸门自动化控制系统结构........................................................................ - 5 -2.2 闸门开度荷重测控仪工作原理................................................................ - 6 -2.3 总体方案.................................................................................................... - 6 -第三章硬件系统设计 ...................................................................................... - 8 -3.1 整体设计思想............................................................................................ - 8 -3.2 单片机的选择............................................................................................ - 8 -3.3 荷重传感器的选择.................................................................................. - 10 -3.4 荷重信号输入接口.................................................................................. - 12 -3.5 系统调零、调满参数信号输入接口...................................................... - 12 -3.6 A/D转换以及A/D转换模块TLC2543 .................................................. - 13 -3.7 旋转编码器接口电路.............................................................................. - 15 -3.8 D/A转换及D/A转换模块MAX518 ...................................................... - 16 -3.9 V/I转换电路............................................................................................. - 18 -3.10 继电器触发控制电路............................................................................ - 19 -3.11 LED显示接口电路 ................................................................................ - 20 -3.12 键盘接口电路........................................................................................ - 21 -3.13 液晶显示接口........................................................................................ - 22 -3.13.1 液晶的选型................................................................................. - 22 -3.13.2 液晶接口电路............................................................................. - 23 -3.14 直流稳压电源的选用............................................................................ - 24 -第四章软件系统设计 .................................................................................... - 26 -4.1 系统主程序设计...................................................................................... - 26 -4.1.1 软件设计概述............................................................................... - 26 -4.1.2 编程语言的选用........................................................................... - 27 -4.2 系统的程序.............................................................................................. - 27 -4.2.1 系统主程序................................................................................... - 27 -4.2.2 前向通道中的数据采集子程序................................................... - 29 -4.3 系统仿真.................................................................................................. - 33 -第五章毕业设计总结 .................................................................................... - 35 -参考文献 .............................................................................................................. - 37 -附录................................................................................................................... - 39 -致谢................................................................................................................... - 48 -第一章绪论1.1 概述水是人类的一种十分宝贵的资源，如果没有水，整个世界都将走向灭亡。

闸门开度测量仪一．常见闸门的种类1．平板闸门。

垂直起吊和落下。

小型的螺杆起吊。

大型的卷扬机钢缆起吊。

2．弧形闸门。

（见图一）围绕圆心闸门作弧线运动。

卷扬机钢缆起吊。

液压起吊。

小型的螺杆起吊。

图一弧形闸示意图3．门式闸门（船闸）。

（不是重点）4．其他。

水底闸门。

橡胶坝。

二．闸门开度的测量方法1．直接测量法。

（见图二）直接测量闸门的开启度，传感器直接安装在闸门上。

分模拟式和数字式，取决于传感方式。

上，或是通过其他可变化部位的测量，利用给定的变比或计算方法，换算出闸门的开启度。

分为模拟式和数字式。

三．闸门开度仪的分类1．以原理分类：（1）弹簧自动收缆式。

一般都为直接测量法，测缆随闸门移动而拉出，由弹簧力拉回，测缆的变化反映了闸门的开启度。

缺点是量程不宜大，弹簧机构易老化。

（2）重力自动收缆式。

和1相同，只是收缆是由重力装置进行的。

缺点是量程不宜大，体积较大（3）直接位移测量式。

利用特别的传感方式，直接测出闸门的位移，比如在闸门侧壁上直接安装位移传感器，或是利用激光、红外、超声波等直接测量闸门位移。

缺点是安装调试较难，价格较高。

（4）同轴连接式。

一般为间接测量法，将位移传感器和卷扬机轴或其他随闸门变化的轴用合适的联轴方式连接（联轴节、齿轮齿条、链轮、摩擦等），测量出的结果经换算就是闸门开启度。

缺点是中间过程会引进误差，通用性差，须一机一算。

（5）其他方式。

如磁感应式、变阻式、行程开关式、指针式等。

大多为传统的模拟式或断续式，已不适应现代测量要求。

2．以测量范围分类：比如5M、10M、20M、40M、80M等等。

四．数字式闸门开度仪的原理利用数字式传感器感知闸门变化，并最终能够输出数字量的闸门开度仪称为数字式闸门开度仪。

数字式传感器可以是脉冲型的，也可以是绝对值型的，目前一般都采用绝对值型的。

常用的传感器有光电编码器和接触式编码器。

近年来电容栅和磁栅也欲进入这个领域。

通常闸门的启闭，是利用电动机的动力通过传动装置来进行的，原理上讲，从电动机到闸门的整个链路上（电机-减速机-传动齿轮-卷筒-钢缆-闸门或是电机-减速机-蜗轮-蜗杆-闸门）任何一个运动部件，都可以反映闸门的开启度的变化，闸门开度仪就是要在这其中选出最利于反映闸门开启度变化，又利于实现工艺安装，且不影响闸门运动的位置，实现测量要求。

SZM-S2 型闸门开度荷重智能测控仪---------------------------------------------------------------------------------------------使用说明书徐州江海传感控制技术有限公司一、产品概述:SZM-S2型闸门开度荷重智能测控仪，配套多圈绝对值编码器及其接收双路4~20毫安的电流信号；仪表开度有5位高亮度数码管显示，荷重有4位高亮度数码管显示；测量多种启闭机的闸门开度(包括钢丝绳多层缠绕)，显示重量，智能保护启闭机的作用。

二、产品介绍:1．工作参数：*输入信号：绝对型编码器,4~20毫安电流信号。

*工作电压：AC220V±5%/50Hz*输出形式：P1(上限)、P2（下限）、P3、P4、P5、110%、90%、欠载；接点容量AC220V/3A，DC24V/ 3A。

*环境温度：－10~60℃*相对湿度：< 90﹪*精确单位：开度：1cm, 1mm.（可选）；荷重：0.1T，0.01（可选）；*开孔尺寸：152（宽）×76（高）mm。

2．功能介绍*数码显示：开度5位数码显示，荷重4位数码显示。

*远传接口：标准MTOBAS-RTU协议RS485信号、4-20mA模拟量信号输出。

*报警开启设置：蜂鸣器的开与关设置。

*正反向设置：开度编码器正反向设置。

三、仪表使用方法:1.按键说明：2．用户使用操作说明：（1）、此表参数设置，对应关系如下：*特殊情况：仪表运行时按键4秒钟后左荷重清零。

仪表运行时按键4秒钟后右荷重清零。

仪表运行时按键4秒钟后开度清零。

警告:此项功能只有在闸门落到零位时在操作，仪表正常工作不能按清零键，否则数据不准确!!四、安装与调整1、抗干扰措施当仪表发现较大的波动或跳动时，一般是由于干扰太强造成。

采取下面措施能有效减少或消除干扰。

1)仪表输入信号电缆采用屏蔽电缆，屏蔽层接大地或接到仪表输入地。

FSXB数字闸门开度测控仪说明书
闸门开度仪用于观测各种平板闸门开启高度的变化，并将这种变化通过机械编码的方式转换为开关数字量输出，可满足相关部门对闸位数据进行采集、传输、处理、记录和显示等的需要。

闸门开度仪也可适用于弧形闸门、人字闸门等，但其所反映的不是闸门实际开度，需通过软件对采集到的数据进行处理后使用。

技术指标
测量开度范围：0～20m（用于非平板闸门时，0～15m）
分辨力：1cm
闸位变率：≤10cm/s
测量误差量程≤10m时，不超出±1cm
量程：＞10m时，不超出±0.1%
输出形式：12bit格雷码
工作环境：温度－20℃～＋50℃湿度≤95%RH
贮存环境：温度－40℃～＋60℃湿度≤90%RH。

ZKH型开度荷重仪（张掖西流水清圬）使用说明书徐州电子技术研究所一、概述ZKH 开度荷重仪是针对水利，水电，水文行业的实际需要而研制的,它是相对独立同时又有模拟量信号输出以便组网的智能型闸门开度的测控装置。

该仪器采用嵌入式微电脑控制技术，功能强大，性能稳定可靠，精度高，抗干扰能力强。

是各种闸门、桥机、门机、起重机等设备的开度荷重测控装置。

适用于传感器和实际闸门开度为线性关系的场合，例如平板闸，也适用于非线性关系的场合，例如弧形闸以及多层钢缆卷筒等。

非线性测量采用分段逼近法，即将整个量程分成若干分段（本显示器分9段），按各分段的变换系数计算出实际测量值。

用户只要再显示器上预置好各段段末的实际值和相应的传感器值即可。

对于线性测量只要预置第一段段末的实际值和相应的传感器值即可。

二、技术参数1.闸门开度量程：与传感器相同50m。

2.分辨力：开度1cm。

3.测量精度：±2cm 。

4.显示范围：开度0—59999m。

5.显示方式：4*8位LCD显示。

6.传感器与显示器之间连接方式：开度-4芯RVVP电缆；荷重各2芯RVVP电缆。

7.输入信号（传感器输出信号）：开度RS-485；荷重电流信号。

8.传感器与显示器之间有线距离：大于1.2km(与电缆直径有关)。

9.输出数据远传方式：开度、两路荷重三路4-20mA电流输出，对应量程可设置。

10.报警、控制功能1）报警控制信号：继电器触点。

触点容量：3A24VDC，3A250V AC。

2）上限：当开度大于等于上限值时, 上限继电器触点吸合;3）下限：当开度小于等于下限值时，下限继电器触点吸合;4) 荷重预报警：左右两荷重和值大于等于该数值时，继电器吸合；5) 荷重超载报警：左右两荷重和值大于等于该数值时，继电器吸合；6）充水：开度值在充水位置和充水复位的区间内，继电器吸合。

11.显示器内单片微机加有Watchdog，以防止运行变乱。

12.工作环境温度：-20℃~ +70℃，相对湿度：85%（+25℃）。

HHY-3型双荷重测控仪，是根据用户工程实际需要而制造的，具有两路荷重显示和控制。

它和二个荷重传感器相配合组成闸门双荷重测控系统。

该仪器采用微电脑控制技术，具有双路荷重测量值的数码显示，荷重A路、B路各三个继电器控制（90%，100%，110%三个设置点），继电器动作预置由仪表面板的按键完成。

继电器动作时相应的指示灯亮，当超限时蜂鸣器发出报警（静、响可控）声。

该仪表通过内部设定可完成：仪表地址、通讯波特率、荷重测量的修正系数。

荷重传感器相对零点，用户可轻松地查看和设置等，是理想的双荷重测控仪表。

定滑轮定滑轮一、技术指标1、测量范围：A、B两路荷重均为0—999.9KN。

2、分辨率：A、B两路荷重均为0.1KN。

3、输入信号：标准4-20mA信号4、输出接点、信号：◆A、B两路荷重有90%、100%、110%(三个预置点的设定值可在全量程内任意设定)。

★测量值大于等于90%(预警)设定值，报警输出，90%继电器动作；★测量值大于等于100%(额定)设定值，报警输出，100%继电器动作；★测量值大于等于110%(超载)设定值，报警输出，110%继电器动作；5、继电器触点容量：AC250V/5A DC125V/5A6、工作环境：无剧烈振动防尘场所；温度：-15—65℃。

湿度：≤90%（RH40℃）。

7、工作电压：AC220V ±10%8、机箱尺寸(开口尺寸) （mm）：高80×宽160×深160（高76×宽152）二、工作原理荷重测量是通过荷重传感器将A、B两边的闸门重量分别转变为电流或电压信号后，输入到显示控制仪处理，以数字分别显示闸门起重量。

同时，按照各个报警设定值继电器输出不同触点状态，提供控制信号。

系统结构原理框图2、功能定义左面四位数码管：显示A路荷重测量值及预置时的状态指示。

荷重报警灯：90%、100%、110%指示灯分别显示继电器当前状态（继电器吸合对应指示灯亮）。

一、 概述MCK-K1 闸门开度仪，由闸位传感器、和测控仪器组成，属单点闸位测控设备，适用于对各类水闸开启高度或开启角度进行测量与控制的场合。

测控仪器内部采用国外先进的集成电路，所有芯片都经过严格的筛选和老化处理；仪器工作所需各种参数从键盘设定，测控仪器的工作可靠性高，抗干扰能力强。

该装置的适用性极广，在水库、水电站、船闸、门机等闸位或起吊高度测控的场合得到了广泛的应用。

无论平板门、弧型门，无论量程多少，该装置在全量程内误差小于等于1㎝。

具有4～20mA 输出。

二、技术参数1 测点数： 1 点2 配套传感器： JBK 系列绝对型编码器3 测量范围： 0～80.00m4 测量精度： ±1cm/1mm5 输入信号传输距： <2.5km6 显示方式： 5位LED7 工作方式： 连续8 输出接口： 4～20mADC(软件校调)，RS4859 参数设定方式： 按键设定，上位机通讯设定10 报警方式： 上、下限和充水各一副继电器接点,备用一对接点。

11 触点容量： 220VAC ，2A12传感器工作环境：温度：-30℃ - 60℃湿度：RH ≤95%13 仪器工作环境： 温度：-10℃ - 55℃,湿度：RH ≤85%14 电源： AC220V三、 工作原理测控装置的工作原理如下图所示：通过传感器对卷筒转动角度的测量，由仪器处理，计算出闸门的开度，再与设定值比较，输出控制接点。

四、安装与调试测控仪器 传感器 卷筒转数 钢丝绳行闸门开度显示控制设备的安装，请按以下步骤进行。

仪表设置前需要完成以下准备：1、安装编码器：根据现场具体情况，把编码器固定到支架上，编码器轴尽可能与启闭机轴同心，注意两者不要靠得太紧，把联轴节用螺钉固定到相应的轴上，编码器轴上的联轴节先不要顶紧螺丝。

，并用专用连接电缆与仪表连接，具体接法见附表；2、安装仪表：把仪表用专用卡具固定在柜面上，接好AC220V电源和地线，并用接好相应接点，通过专用电缆与编码器连接好；3、0位区与高位区：以上工作完成，仪表上电，若仪表上开度值为000.00或×××.××（最大开度值），用手转动编码器轴，该值不变，是因为编码器编码在0位区或在高位区，此时一直向一个方向转动编码器轴直到数值变动为止。

闸门开度仪原理闸门开度仪是一种用于测量和控制水力工程中闸门开度的仪器。

它通过测量闸门相对于其完全关闭位置的偏移量，来确定闸门的开度。

闸门开度仪的工作原理基于力学和位置传感器技术，并与水力学和控制系统紧密配合。

1. 力学原理闸门开度仪的力学原理是根据阿基米德原理和杠杆原理。

当水流通过闸门时，水流对闸门施加一个由水压造成的力。

这个力的大小与闸门的开度成正比。

因此，通过测量这个水压力，我们可以确定闸门的开度。

1.1 阿基米德原理阿基米德原理指出，当物体浸入液体中时，它所受到的浮力等于所排除液体的重量。

对于闸门开度仪来说，当闸门部分浸入水中时，浮力会产生一个向上的力，与水压力相平衡。

通过测量这个浮力，我们可以确定闸门的开度。

1.2 杠杆原理杠杆原理是闸门开度仪中另一个重要的力学原理。

闸门开度仪通常使用一种杠杆装置来放大测量力的效果。

这样可以使得较小的力转化为较大的位移，从而更容易测量。

杠杆的放大倍数可以根据实际情况进行调整，以使测量结果更加精确和可靠。

通过阿基米德原理和杠杆原理，闸门开度仪能够测量闸门所受的水压力，并将其转化为与闸门开度成比例的位移或电信号。

这样，我们就能够准确地了解闸门的开度情况。

2. 位置传感器原理除了力学原理，闸门开度仪还使用位置传感器来测量闸门的实际开度。

位置传感器通过将物理位置转换为电信号，将闸门的开度转化为可以用于监测和控制系统的电信号。

2.1 位移传感器位移传感器是一种可以测量物体位置变化的传感器。

在闸门开度仪中，常用的位移传感器包括位移变送器、位移传感器和光电编码器。

它们能够将闸门的偏移量转化为与闸门开度成比例的电信号。

2.2 压力传感器压力传感器是一种可以测量压力的传感器。

在闸门开度仪中，常用的压力传感器包括应变式压力传感器和压电式压力传感器。

它们能够直接测量水压力，并将其转化为电信号。

位置传感器通过与闸门相连的导线或光纤传输电信号，将闸门的实际开度信息传递给监测和控制系统。

ZKH-3闸门开度荷重测控仪使用说明书（2016.9）徐州瑞丰仪器仪表有限公司地址：江苏省徐州市下淀路230号邮编：221000电话：*************传真：*************一．简介ZKH-3闸门开度荷重测控仪是为测量各种类型的启闭机、门机的开起高度、载荷重量而设计的专用仪表，既可显示闸门的开启高度，又可显示起吊闸门的载荷重量，并具有开度、荷重超限继电器控制功能。

从而保证一旦出现超限，就能立即切断供电回路，实现了安全保护的作用。

根据需要配有485通信、4-20mA输出。

该仪表可广泛应用于水利水电部门。

该机显示直观，操作方便，无需打开仪表，通过面板的按键，就可设置好各个参数，所有设置都具有断电记忆功能。

二．技术参数1．测量范围：开度0~ M, 荷重：0~ T2．测量路数：开度一路荷重：二路3．分辨率：开度1CM 荷重：0.1T4．精度：开度0.2%F.S ±1 CM 荷重：1%F.S ±15．显示：开度4位（1组）荷重4位（2组）6．供电电压：~220V7．环境温度：0~60℃8．相对湿度：≤85%三、输出控制：1．开度：下限、预置1、预置2、预置3、上限（各输出一组常开、常闭触点）2．荷重：90%、110%（各输出一组常开、常闭触点）四．仪表前面板仪表后面板仪表外型及开孔尺寸：五、开度传感器安装开度传感器与闸门启闭机一般通过连轴器与启闭机卷筒轴或小齿轮轴连接，（也可采用链轮、链条连接方式）。

方法是在轴端打三个M6深20的螺孔，将连轴器的接头部件固定在轴上，（或用焊枪把接头焊接在轴上）。

在安装轴的下方安装一块厚度不小于4mm 个的安装板，安装板的水平端面到轴中心的垂直距离一般为在105MM ，按弯板固定孔尺寸在板上打φ8孔用于固定传感器。

将连轴器的另一部件套在传感器伸出轴上，调节固定好传感器，拧紧传感器伸出轴上固定螺钉即可。

调整开度传感器的方法：起动启闭机，把闸门放到全关位， 转动传开孔尺寸 ：感器出轴，使仪表刚好显示、“00.00”。

一、 概述HZY-3型闸门荷重测控仪，是根据水利工程的实际需要而制造的，它和荷重传感器、变送器相配合组成闸门荷重测控装置，可单独使用，也可组网使用。

闸门荷重测控仪采用微电脑控制技术，具有测量值和设定值数码显示；三个继电器动作（90%、100%、110%三个预置点）； RS485串行接口（波特率可设定）等。

继电器动作预置由仪表面板的按键完成，继电器动作时相应的指示灯点亮、蜂鸣器发出报警（静、响可控）功能。

该仪表相对零点用户可轻松地查看和设置，既能单独使用也能组网遥测，是理想的闸门荷重测控仪表。

下图为闸门荷重测控装置结构示意图：二、技术指标1、 测量范围： 0~9999（单位1N 、10N 、100N ）2、 分辨率：1/100003、 调节系数：用户可自行调节4、精度；±0.1%×量程±15、输出接点：90%、100%、110% 控制点(预置点的值可在全量程内任意设定)。

● 90% 控制点：测量值大于等于该点值，声、光报警， 90%继电器动作；● 100% 控制点：测量值大于等于该点值，声、光报警， 100%继电器动作；● 110% 控制点：测量值大于等于该点值，声、光报警， 110%继电器动作；● 触点容量： AC220V/5A, DC125V/ 5A 。

6、 输出信号： ● RS485标准串行接口（选配）●讯响输出（无特殊说明时内置在仪表里）7、工作环境：无剧烈振动防尘场所；温度：-10—60℃。

湿度：≤95%8、工作电压： AC220V ±10% 50HZ9、机箱尺寸(开口尺寸)：高80×宽160×深160mm 。

（高76×宽152）三、工作原理闸门的荷重测量使用荷重传感器，将传感器输出的mV 信号经变送器转变为 4-20mA信号电缆标准模拟量后，输入到测控仪，经CPU处理后，以数字显示荷重值，同时按照不同的设定值控制继电器触点输出状态，提供控制信号，及RS485通讯、4-20mA标准模拟量输出。

阀门开度检测器的原理阀门开度检测器是一种用于检测阀门开度的装置，通常用于工业生产过程中的管道系统中。

阀门开度的准确检测是保证管道系统正常运行的重要任务之一，只有准确检测到阀门开度才能做出相应的调控和控制。

阀门开度检测器的原理主要包括机械原理和电子原理两种。

机械原理：阀门开度检测器的机械原理主要是利用机械结构将阀门的开度转化为一定的位移，然后通过位移传感器将位移转化为电信号。

具体的机械结构主要包括齿轮、传动装置和位移传感器。

在阀门开度检测器中，通常会安装齿轮装置。

当阀门转动时，齿轮会随之转动。

齿轮装置中的一组齿轮会在阀门转动的过程中进行变化，从而实现阀门的开度转化为齿轮的转角。

齿轮在转动的过程中所产生的位移会影响到传动装置。

传动装置一般由一根或多根轴杆、连杆和导轨组成。

当齿轮转动时，轴杆会随之转动或平移，这样就能够完成阀门的位移转化。

轴杆上的连杆和导轨可以实现对阀门位移的传递和控制。

位移传感器主要用于检测轴杆的位移，并将位移转化为电信号。

传感器可以采用各种方式实现，如电阻传感器、光电传感器和压力传感器等。

传感器通常通过与轴杆或导轨连接，通过测量杆的变化来检测阀门的开度。

电子原理：阀门开度检测器的电子原理主要是利用电子传感器来测量阀门的位移，并将位移转化为电信号。

电子传感器通常采用光电、磁电、电容等原理进行测量。

在阀门开度检测器中，通常使用光电传感器来检测阀门的开度。

光电传感器包括发光器和接收器两部分。

发光器通常会发射一束光束，而接收器则会接收到这束光束的反射。

当阀门位移时，物体与光电传感器之间的距离会发生变化，导致接收器接收到的光强发生变化。

通过测量光强的变化，就可以确定阀门的开度。

此外，还可以使用磁电传感器来检测阀门的开度。

磁电传感器利用磁场的变化来测量阀门的位移。

当阀门位移时，与磁电传感器相接触的部分会发生磁场的变化，导致产生电信号。

通过测量电信号的大小，就可以确定阀门的开度。

综上所述，阀门开度检测器的原理主要包括机械原理和电子原理两种。

XH系列荷重测控仪简介一、概述XH系列荷重测控仪是专为各种类型启闭机、门式起重机以及双梁桥起重机配套使用而设计的，可显示闸门起吊的吨位并具有荷重超限立即切断动力设备的供电回路，实现安全保护作用。

XH-1型为单荷重测控仪，XH-2为双荷重测控仪。

XH-4系列也为双荷重测控仪，与XH-2不同之处是，XH-2的两个报警继电器为两个传感器共用，而XH-4为两个传感器各自对应一个报警继电器。

荷重测控仪由显示器和各类4线输出的荷重传感器组成，如图1所示。

该荷重仪的超限、荷重倍率、传感器的吨数等可由用户设置，故适应性广。

在没有标准重物供校正的场合，可置入传感器的灵敏度不必再进行满度校正。

该荷重仪有两个超限报警点，超限值可由用户预置。

例如对于XH-1和XH-2型一个超限值设为90%额定载荷，另一个设定为110%额定载荷。

对于XH-4型则分别对应各自的传感器设定。

报警信号为继电器触点和声光信号。

该机可选配RS-485接口或4~20mA电流环与计算机工业控制网络联网。

超限信号算络超限信号计算络XH-1型XH-2型二、技术参数1、测量范围：0~ 999.9T2、分辨率：0.1T3、精度：1%F.S±1个字4、显示刻度：4位，LED显示。

5、各种参数预置：0~ 99996、超限信号：两组继电器触点。

触点容量：1A24VDC，0.5A125VAC。

图1 荷重仪组成示意图图2 荷重测控仪原理图7、 远程通信（选配）：RS-485口或4~20mA 电流环。

485口通信协议：MOD-WS1和MOD-WS2。

8、 工作环境温度：0℃~ +40℃，相对湿度：85%（+25℃） 9、 供电电压：120VAC ~ 264VAC ，47~440Hz 。

功耗：<5W 。

10、 传感器供电电压：5V DC 。

11、 外形尺寸：显示控制器：120×120×120mm 屏装开孔尺寸：111×111mm三、工作原理 双荷重测控仪的工作原理如图2所示。

毕业设计（论文）题目闸门开度荷重测控仪系别专业班级姓名学号指导教师（职称）日期 2013-03-07摘要闸门开度荷重测控仪是一种用于现场测量、控制闸门开度及荷重的智能化仪表。

是以单片机AT89C52为核心部件的工作系统。

通过单片机编程的软件程序支持，对从传感器采集到的开度信号和荷重信号进行计算、判断处理。

测控闸门的开度荷重状态并在故障时报警，另外对闸门开度荷重测控仪的各参数可以通过LED显示器进行查看。

并且该系统还可以与远程监控（PC机）之间进行通信，数据传输采用RS485总线，依靠自主设计的通信协议来保证具有很好的安全冗余度和良好的人机界面，实现更高的智能水平。

关键词：闸门，单片机，开度，荷重，传感器AbstractThis gate’s open degree monitor is a system mainly bases on AT89C52, with the help of software of C. Through calculation between people and system by key, this system can display the stase of open degree and load. It can alert when there are some problems, drive relay work, control and manage the various parameters of this monitor on LED. It can also communicate with PC by 485 bus. This self design agreement assured the accuracy and sccurity of this communication. It has a perfect redundant degree and man-machine interface which is intelligent than before. With the adjustment in laboratory and scene, the result indicate.Key Words: gate; single chip microcontroller; open degree; load value;sensor目录1 绪论 .................................................................................................................................................... - 1 -1.1引言 ........................................................................................................................... - 1 -1.2闸门开度荷重监控系统的发展应用 ....................................................................... - 2 -1.3 课题的主要研究内容 ............................................................................................. - 4 -2 系统总体方案设计 ........................................................................................................................... - 6 -2.1系统的组成与性能 ................................................................................................... - 6 -2.2微机控制器的选择 ................................................................................................... - 8 -2.3系统总体方案的确定 ............................................................................................. - 15 -3 闸门控制系统硬件设计 ................................................................................................................ - 16 -3.1测量电路 ................................................................................................................. - 16 -3.1.1闸门开度测量 ............................................................................................... - 16 -3.1.2 荷重信号采样 ............................................................................................. - 19 -3.2转换电路 ................................................................................................................. - 20 -3.2.1 A/D转换 .................................................................................................... - 20 -3.2.2 D/A转换 .................................................................................................... - 24 -3.2.3 I/V转换电路.............................................................................................. - 26 -3.3 LED显示电路 ........................................................................................................ - 29 -3.4 键盘接口电路 ....................................................................................................... - 32 -3.5 驱动电路 ............................................................................................................... - 33 -4 系统软件的设计 ............................................................................................................. - 38 -4.1 系统软件设计概述 ............................................................................................... - 38 -4.2系统软件流程 ......................................................................................................... - 38 -5 通信总线的选择.............................................................................................................................. - 40 -5.1 RS485通信总线 ..................................................................................................... - 40 -5.2 RS485芯片的选用 ................................................................................................. - 41 -结论 ................................................................................................................................. - 42 -致谢 ................................................................................................................................. - 43 -参考文献 ............................................................................................................................. - 44 -附录A ................................................................................................................................... - 45 -附录B ................................................................................................................................... - 46 -1 绪论1.1引言水能源是一种十分宝贵的资源，环境几乎一切都离开不了水。

常用的水利水电闸门开度仪在现代水利工程中，人们需要随时知道闸门的位置状态，于是通过在闸门或油缸上安装传感器来检测闸门的开度，这种传感器又叫做闸门开度仪。

近几年来，各种检测闸门开度的位移传感器层出不穷，其中较为常见的传感器按测量原理分主要有以下四种：钢丝绳旋转编码器、陶瓷活塞杆位移传感器、磁致伸缩位移传感器和静磁栅位移传感器。

以下详细阐述这四类传感器的工作原理以及各自的优缺点。

钢丝绳旋转编码器是水利工程上最早成熟的产品，它的主要部件有：旋转编码器、钢丝绳、自动收缆装置。

其测量原理是：当油缸活塞杆运动时，钢丝绳被拉动并带动旋转编码器旋转，从中便得知活塞杆运动的距离，从而得出闸门的开度。

钢丝绳旋转编码器在油缸上的安装分为内置式与外置式。

内置式精度高，抗干扰性强，受环境影响小，不用考虑冬季防冰冻问题，其缺点是安装要求较高，现场保养维护困难，一旦钢丝绳拉断，则有可能损伤油缸内孔加工面，这不仅是传感器的更换，更涉及到油缸本身的损伤与拆卸，工程量巨大。

外置式钢丝绳可作为独立部件安装在油缸表面或闸墙上，虽然有效避开内置式的缺点，但这种安装方式受环境因素影响较大，尤其是当钢丝绳浸入水中时，水流冲击、水面结冰、水中漂浮物等因素都会使读数失准。

此外，钢丝绳还存在打滑和零点漂移等问题，影响读数稳定性。

陶瓷活塞杆传感器也是水利工程上较为常用的产品之一，主要部件有：陶瓷活塞杆、CIMS行程检测装置。

活塞杆在喷涂陶瓷之前做了刻槽预处理，CIMS行程检测装置安装在油缸与活塞杆的结合处，并通过采集活塞杆上的小齿槽来确定活塞杆的位移。

这类传感器优点是耐腐蚀、耐磨损、精度高、寿命长，其缺点是结构复杂，制造难度大，更重要的是无法实现绝对编码，断电后须从零位开始检测，这在工业应用环境中是个重要缺陷。

此外，黑色陶瓷喷涂层局部容易脱落，维护困难。

磁致伸缩类位移传感器大多采用内置式，其核心包括一条铁磁材料的测量感应元件，一般被称为“波导管”，一个可以移动的永久性的磁铁，磁铁与波导管会产生一个纵向的磁场。

HZY-II型荷重测控仪使用说明书徐州淮海电子传感工程研究所地址：徐州市638号信箱邮编：221006日期：08.01.17电话：*************HZY-II一、工作原理：该仪器配用各种闸门荷重传感器，是根据用户工程实际需要而制造的闸门荷重显示、控制。

采用微电脑控制技术，具有闸门荷重数码管显示；荷重超限继电器动作（110%、90%、欠载设置点）；继电器动作时相应的指示灯亮。

二、技术指标1、测量范围0～40T。

2、显示分辨率0.1T3、110%、90%、欠载控制点在全量程内任意设定。

4、继电器触点容量：AC220V 3A；DC125V 3A5、工作环境：•无巨烈振动防尘场所温度：-20～45℃湿度：≦90％(RH40)6. 工作电压：AC220V±10%7、传感器工作电压：DC10—24V，三、面板结构及操作方法：1、开度测控仪的操作方法①仪表工作过程上电后仪表进入工作状态，显示当前荷载值；按照设定值，继电器分别输出当前状态，相应的指示灯点亮。

②预置操作“预置”键：仪表上电时按下该键2秒，则进入仪表参数的预置状态，荷重显示窗显示设定值代号和设定值。

1、显示“--00”：不设置。

按“预置”键参数设置代号加1，即为“--01”。

2、显示“--01”：对应小数点位置设置，按“确认”键进入对应参数设置。

设置为“00001”小数点在第一位，“00002”小数点在第二位，依次类推。

设置完后再按“确认”键回到“--01”。

按“预置”键参数设置代号加1，即为“--02”。

3、显示“--02”：按“确认”键进入对应参数设置为，设置完后再按“确认”键回到“--02”。

按“预置”键参数设置代号加1，即为“--03”。

4、显示“--03”：按“确认”键进入对应参数设置为。

设置完后再按“确认”键回到“--03”。

按“预置”键参数设置代号加1，即为“--04”。

5、显示“--04”：荷重系数设置，按“确认”键进入对应参数设置。

智能闸门开度仪DIT-KDY-125使用内置进口绝对值多圈编码器来测量闸门开度以及其他类型的位移，可以广泛用于闸门开度、水位以及各种直线位移的测量。

特点智能闸门开度仪DIT-KDY-125有其独特的优点：1、内置绝对值多圈编码器来测量位移，其有效转动圈数可以达到4096圈，与目前市面上使用单圈编码器加电位器的方式不同，本仪器没有机械行程的限制，即使转动的圈数超过4096圈也不会损坏仪器。

2、由于采用绝对值多圈编码器，仪器可以记住当前的绝对位置，即使仪器掉电或者掉电后设备发生了移动，只要上电就可以立即得出当前的测量值。

3、测量精度高，单圈分辨率512线，以128圈行程来算，总线数达65536线，如果测量10米的行程，转动圈数为100圈，则分辨率为0.39mm，对于闸门开度测量和水位测量来说，完全能够满足要求，对于其他高精度的测量场合也能适用。

4、输出信号有4～20mA标准信号和RS485通讯输出，模拟信号的零点输出和满量程输出可以现场设置，RS485输出则采用MODBUS通讯协议，可以直接和可编程控制器（PLC）或上位机组态软件通讯。

5、智能化的功能，特别方便现场的安装调试，由于各种闸门的大小、形状和启闭方式的不同，一般的闸门开度仪在现场安装后，需要根据现场的参数进行计算和设置，有的需要在现场测量和设置比例系数，这直接影响测量的精度而且需要调整多次才能准确，而DIT-KDY-125闸门开度仪则非常简单，用户在现场按规定安装后，只需要设定好测量的起点、终点和总量程即可，设置非常简单方便。

6、所见即所得的设置方式，在现场进行设置时，可以直接将测量的值设为起点和终点，而不用记录测量值后再进行设置。

7、可以进行非线性位移的测量，多达16段的非线性设置，对于弧形闸门或其他非线性的测量场合非常适用。

8、自带8组位置开关输出，可以分别设置开关动作的位置以及动作死区的设置，防止在临界位置时发生开关不断动作的情况。