一、方案比較與論證

　　本設(shè)計(jì)為由主站控制16個(gè)從站的監(jiān)控系統(tǒng)，從站為按基本要求制作的點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置，根據(jù)題目要求將系統(tǒng)劃分為主站與從站兩大模塊，兩大模塊之間由現(xiàn)場總線連接，構(gòu)成有16個(gè)從站的主從監(jiān)控系統(tǒng)。以下對系統(tǒng)重要部分做方案論證。

　　1. 從站單元

　?。?）系統(tǒng)控制方式

　　方案一：根據(jù)管徑與液體流速的關(guān)系，采用改變管徑的粗細(xì)來控制液體流速以達(dá)到控制液滴速度，即通過控制輸液軟管夾頭的松緊來控制點(diǎn)滴速度。從理論上講，這種控制方式下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單。但是輸液管夾子動(dòng)作行程較短，廣義受控對象的放大倍數(shù)太大，動(dòng)作靈敏度高，控制困難，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)制作比較困難。

　　方案二：根據(jù)液位高度與液體流速的關(guān)系，采用改變液體液位高度來控制液滴速度，即改變漏斗高度h2來控制點(diǎn)滴速度。制作比較容易，系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好，成功實(shí)現(xiàn)的可能性較大。

　　液體點(diǎn)滴速度與液位高度成正比，液體點(diǎn)滴速度檢測與控制裝置形閉環(huán)控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)中采用方案二實(shí)現(xiàn)對液滴速度的控制。

　　（2）檢測傳感器

　　方案一：采用微波傳感器TX982對水滴進(jìn)行檢測

　　該傳感器利用微波多普勒技術(shù)，在有效空間內(nèi)建立電場。當(dāng)移動(dòng)物體進(jìn)入電場后，該傳感器能夠檢測出該移動(dòng)物體，輸出檢測信號(hào)。但是該傳感器檢測速度較慢，易受溫度、氣壓、取樣位置、人為因素等影響。檢測高速液滴時(shí)（》120 滴/分），存在漏檢情況。根據(jù)本課題的精度要求，不宜采用此傳感器。

　　方案二：采用神視光電傳感器CX-24檢測液滴

　　該傳感器是近距離擴(kuò)散反射型紅外光電傳感器，響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms，可以有效檢測液滴。采用神視光電傳感器CX-29檢測儲(chǔ)液瓶液位，該傳感器是回歸反射型光電傳感器，經(jīng)過光的折射可以檢測透明物體。

　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn)本設(shè)計(jì)采用了方案二。

　　執(zhí)行部件

　　方案一：采用直流電動(dòng)機(jī)

　　直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，易于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，容易得到滿意的動(dòng)、靜態(tài)性能，但其不能進(jìn)行定位，即使采用變速齒輪箱鎖定，定位也不準(zhǔn)確。直流電動(dòng)機(jī)碳刷產(chǎn)生火花，對單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生電氣噪聲干擾，甚至使系統(tǒng)無法工作。

　　方案二：采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開環(huán)控制，易于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及調(diào)速，響應(yīng)快速。它的速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，停止時(shí)具有定位轉(zhuǎn)矩。其位移與輸入脈沖信號(hào)數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不積累，可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高精度時(shí)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。并且整個(gè)系統(tǒng)簡單廉價(jià)，如圖1所示。可以達(dá)到題目要求，故選此方案。