水位控制与报警电路

电子技术综合训练设计报告题目水位控制与报警电路姓名学号班级电气工程及其自动化同组成员指导教师日期一、摘要1）关键词水位控制555报水位监测报警系统2）随着科学技术的发展，自动控制技术已经深入到每个领域，水位的自动控制装置作为一个微型自动化体系结构，广泛应用于工农业各个领域。水位控制，分为检测、开关、控制、显示、电源五部分电路电源电路只设计，不制作。水位检测电路的功能是利用水的导电性检测水位的变化，当水位在两个探测点之间时，近似的认为等效开关为断开，若有两个探测点同时处于水中，则两个开关等效为闭合；开关电路是以检测出的水位高低为基准，确定电路是否工作，由555定时器外接电阻和电容构成RS触发器构成；控制电路是继电器驱动下的水泵；显示电路的功能是显示水泵是否在工作，水位是高、中、低水位，另外在555输出端接74LS00与非门，再接发光二极管，则当水位高时，指示灯亮，水泵停止工作；电源电路则为以上电路提供直流电源直流电源只设计。因为大部分电路采用数字电路，所以该水位监测报警器还具有耗能低，准确性低的特点。设计内容与要求设计一个水位控制与报警电路，检测水箱分为高、中、低三个检测点；检测结果通过发光二极管显示。通过控制继电器J实现水泵M启动或停止。电源220/50HZ的工频交流电供电；（注直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用MULTISIM或ORCAD/PSPICEAD92进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。发挥部分当水位到达A点时，二极管发绿光，当水位低时二极管不亮。整流稳压电源的设计实验设备与实验器件双踪示波器器交流毫伏表万用表整流二极管三端稳压器（LM7812CT）滤波电容负载电阻整流电路的工作的方框图如下直流电源原理图图中C1、C2一般选取几百到几千微法（其中C1、C2分别为100UF、330UF）。稳压部分采用了集成稳压器。但稳压器距离整流滤波电路比较远时，应该考虑在稳压器输入端、输出端接入电容器C3、C4（其中C3、C4分别为033UF、01UF），输入电容以抵消线路的电感效应防止产生自激震荡，输出端电容用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。整流电路的器件、结构及工作方式1全波整流桥的原理当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管D1导通，输出电压VOVIVD1。当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管D2导通，输出电压VOVIVD2。二极管全波整流电路当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL、D3构成一个回路（图5中虚线所示），输出电压VOVIVD1VD3。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻RL、D4构成一个回路，输出电压VOVIVD2VD4。图中滤波电容的工作状态。整流桥工作时的电流方向在U2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由TR次级上端经D1RLD3回到TR次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压在U2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由TR次级的下端经D2RLD4回到TR次级上端，在负载RL上得到另一半波整流电压。由上述分析可知，二极管桥式整流电路输出的也是一个方向不变的脉动电压，桥式整流输出电压有效值VORSM09URSM。通过上述分析，可以得到桥式整流电路的基本特点如下（1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。（2）桥式整流电路的交流利用率为100。（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。（4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整流的一半。（5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。三端稳压器LM7812CT输出电压是固定的，是预先调好的输出为12V为555定时器和水位控制等提供电源。三端稳压器的连接图（管脚图）典型特征（直流参数）（负载调整率）三端稳压器的电特性三端稳压器的工作原理稳压器的电路原理方框图它与一般分立件组成的串联调整式稳压电源十分相似,区别在于增加了启动电路、恒流源以及保护电路。为了使稳压器能在比较大的电压变化范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点,RSC是过流保护取样电阻,RA,RB组成电压取样电路,实际电路是由一个电阻网络构成,在输出不同电压稳压器中,采用不同的串并联接法,形成不同的分压比,通过误差放大之后去控制调整管的工作状态,以形成和稳定一系列预定的输出电压,因此图中RA画为可调电阻。稳压电路原理方框图三端稳压器LM7812CT的参数变压器的参数变压器参数耦合系数为12/22000545变压器参数整流电路电容起滤波稳压降流的作用。整流电路的仿真图直流电源的仿真图在220V交流电源输出端（即变压器高压侧）接一个示波器，它的作用是检测220V电压的波形与有效值的大小。经过降压变压器后输入整流桥的交流电压为12V。在变压器电压端接一个万用表检测输出交流电压是否为所要求的12V电压。经过电容、稳压器后其负载为一个电阻。在负载两端接一个示波器和一个万用表检测输出直流电压是否为所需的稳定的直流12V电压。交流示波器显示（示波器2）为变压器高压侧仿真图输出电压为220V正弦交流电万用表1仿真图整流稳压电源输出侧仿真图示波器（1）仿真图直流电压输出侧仿真图万用表仿真图示波器显示电压为稳定的12469V直流电压，万用表显示为124V稳定的直流电压。误差分析1、现取万用表测得电压124V作为测量值，实际要求的直流电压为12V的稳压电源。计算1241204（V）04/120003333误差为33小于5该直流电源可以用作555定时器、水位控制与报警电路的电源。2、现取示波器输出电压12469（V）作为测量值，实际要求的直流电压为12V的稳压电源。计算12469120469（V）0469/12003939误差为39小于5所以该直流电源可以用作555定时器、水位控制与报警电路的电源。所以设计的直流稳压电源符合水位控制电路的要求。结论通过这次电子课程设计我学会了许多东西，不仅在理论上对部分知识有了一定深入了了解，最重要的是我尝试到了实践的乐趣，并学到了不少东西。从本次简易水位控制电路的设计开始，由问题的出现，提出设计方案，然后分析问题，得出工作波形图，各单元电路的分析选取，画出电路图，最后就是检查和设计的总结了。通过以上的过程，我更加熟悉了对MULTISIM软件的应用，并且对部单元电路有了一定的认识，而且对本次使用的各原件的使用方法有了更深的认识，对以后的设计积累一点点经验。通过这次的课程设计，我又一次体会到了实践和理论结合的重要性，只有把理论知识应用到实践中，才是对知识的真真掌握。另外设计的过程培养了我的思维方式和能力，学会在设计中放眼全局，然后各个突破，抓住细节，一一解决。这次的课程设计我不仅在电子知识和思维培养方面有了一定的提高，意识到了自己知识的不足并且产生了对知识电子设计的浓厚兴趣。另外设计过程充分体现了团队合作的重要性，只有各个队员之间相互配合，相互学习，弥长补短，才能发挥事半功倍的效果。六、参考文献1康华光电子技术基础模拟部分M北京高等教育出版社，2000，72童诗白模拟电子技术基础M北京高等教育出版社，2000，103成立数字电子技术M北京机械工业出版社，2004，14阎石数字电子技术M北京高等教育出版社，2000，55毕满清电子技术实验与课程设计