利用ATmega328P设计一个水箱注水与液位控制系统

大家好!很高兴你们能来到这里。欢迎加入我们。在本教程中，我将为大家详细介绍Proteus的水位传感器库。这个库在Proteus软件中并不存在，我们首次将其引入。它将帮助您更好地理解水位传感器的工作原理和操作方法。

设计一个自动水箱控制系统，通过模拟水位传感器监测水位，并控制直流水泵(由L298N模块驱动的直流电机实现)。用户可通过两个按钮(使用中断功能)调节所需水位，LCD显示屏则实时显示当前水位、目标水位和水泵状态。

硬件组件：

•Atmega328P

•1 × 直流电机

•2 × 按钮

•16 x 2 LCD

•L298驱动电机

•1 个水位传感器

软件

如果你想获取一个目前Proteus中尚未提供的任何传感器的库，可以在下方评论区分享，我会尽力尽快创建并分享该库。

在继续之前，最好先弄清楚什么是水位传感器。水位传感器是一种电子传感器，用于检测水中是否存在水分。它通过测量水的电导率来判断是否有水。这类传感器主要用于防止漏水时水流外泄，常用于检测水位、降雨量以及漏水情况。

让我们深入学习如何下载并模拟Proteus中的水位传感器库。

Proteus 水位传感器库

下载文件时，它会以一个包含两个文件夹的.zip压缩包形式出现，这两个文件夹分别名为：Proteus Library 和 Proteus Simulation。

发动机与变速箱

现在，你需要打开包含三个文件的Proteus库文件夹，这些文件名为：

•WaterSensorTEPIDX

•WaterSensorTEPLIB

•WaterSensorTEP十六进制

复制这三个文件，然后将它们粘贴到Proteus软件的库文件夹中。

完成此练习后，您需要启动Proteus软件。如果它已经打开，请重新启动。

启动Proteus软件后，按照以下说明，在组件搜索框中查找可用的水位传感器：

当你搜索传感器时，会看到如下图。这是我们最近添加到Proteus库中的水位传感器库。

点击“确定”后，您会看到传感器以闪烁的图像形式出现，表示您可以将此传感器放置在Proteus工作区的任何位置。完成此操作后，您将获得如下结果：

工作已经完成了一半。你已创建了带有水位传感器的proteus工作区。

传感器布局

还在继续阅读吗?太好了。在深入讨论如何添加传感器的六角文件并运行Proteus水位传感器仿真之前，我们先来了解一下传感器的引脚和布局。这个水位传感器配有四个引脚，具体如下：

•(S)：这是一个模拟输出引脚，用于连接电路的输入。

•(-)：此引脚连接到地。

•(+)：这是一个用于为传感器供电的电源引脚。官方建议将该引脚连接至3.3V至5V的电压范围。

测试引脚：此测试引脚用于Proteus仿真。在实时水位传感器上无法找到该引脚。

该传感器带有十条裸露的铜线，其中五条为感应线路，其余为电源线路。

尽管这些铜线迹之间没有直接连接，但当它们全部浸入水中时会相互连接。通常，它们被放置在一起，其中一条感测线迹位于两条电源线迹之间。

电路板上有一个LED，当传感器通电时会亮起。

水位传感器的工作原理

工作其实很简单。

暴露的平行导轨起到可变电阻的作用，其电阻值与水位直接相关。传感器电阻与水位成反比：

•当传感器完全浸入水中时，显示低电阻，从而表明水位较高。

•当传感器部分浸入时，其电阻增大，导电性降低，从而反映出与电阻相对应的较低高度。

这个可变电阻与传感器两端的电压直接相关。通过测量该电压，我们可以检测水位。

希望你已经清楚了解这个传感器的工作原理以及如何检测水位。接下来，我们将添加库文件夹中提供的该传感器的hex文件。

你可以用两种方式做到。

右键单击水位传感器，然后查找“编辑属性”。

您也可以通过双击传感器来打开“编辑属性”面板。

现在，您可以通过点击下方的浏览按钮添加传感器的十六进制文件。该文件可在Proteus软件的库文件夹中找到。

已成功添加十六进制文件。现在点击“确定”并关闭“编辑属性”面板。

Proteus 水位传感器仿真

现在我们来模拟在Proteus工作区中制作的传感器。

为此，我们将设计一个小型LC电路，用于模拟水位传感器。

将LC电路与传感器连接非常简单直接。我们将通过一个电压表，将传感器的模拟输出引脚(S)与LC电路相连，并将可变电阻连接到传感器的TestPin上。这个可变电阻的阻值将帮助我们检测水分。

连接到LC电路的这个电压表上的电压，给出了与可变电阻相对应的数值。

当电阻为零时，电压表上的电压达到最大值，即4.97V。需要记住的是，当传感器完全浸入水中时，其电阻显示为零，这表明水位较高。

当我们开始增大可变电阻的电阻时，电压表上的电压会逐渐降低，这表明传感器未浸入水中，从而反映出水位较低。

我们把传感器连接到LC电路是有原因的，因为Proteus总是提供传感器的峰峰值值，而我们需要将这个峰峰值值转换为有效值Vrms。

我们使用这个LC电路来运行Proteus仿真，但在水位传感器的实时硬件实现中并不需要它。

我们完成了。这是水位传感器的完整仿真模型。该水位传感器库未包含在Proteus库中，我们首次将其添加了进去。

现在，点击Proteus软件左下角的播放按钮，上方将显示结果。

现在，我们将这个传感器连接到Arduino。

我们将电压表上出现的水位传感器输出端连接到Arduino板的模拟输入引脚。

当电阻为零时，电压显示为4.97V，因此连接到Arduino板上的LCD上对应的模拟值为1019。

本文编译自hackster.io