水塔水位控制系统电子课程设计全文

1、目录 第一章引言 2 第二章方案提出 4 第三章电路的根本组成和工作原理 6 第一节电源电路 6 第二节水位检测电路 7 第三节电阻开关电路和显示电路 8 第四章水塔水位电路的介绍图 9 第五章水塔水位电路的仿真 12 第六章器件清单 16 第七章总结 17 参考文献及附录 18第一章引言 1、研究的目的 水塔水位限制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的限制方式存在限制精度低、能耗大的缺点,而自动限制原理,依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求,从而提升了供水系统的质量.而且本钱低,安装方便,经过屡次实验证实,灵敏性好,是节约水源,方便家庭和单位限制水塔水位

2、的理想装置.水塔水位限制系统采用交流电压检测水位,水位低于下限 B 点水位时,水泵抽水,水位到达最高水位线 A 时,水泵停止抽水,水位降低到最低水位线 B 以下时,恢复运行抽水.从而实现自动限制. 2、研究的意义 不管社会经济如何飞速,水在人们正常生活和生产中起着重要的作用.一旦断了水,轻那么给人民生活带来极大的不便,重那么可能造成严重的生产事故及损失,从而对供水系统提出了更高的要求,满足及时、准确、平安充足的供水.如果仍然使用人工方式,劳动强度大,工作效率低,平安性难以保证,由此必须进行自动化限制系统的改造,从而实现提供足够的水量、平稳的水压.我的设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,

3、实现自动限制,而到达节能的目的,提升了供水系统的质量. 3、主要内容及要求 本次课程设计要求设计一个简易的水塔水位限制电路,该系统具有水位上下限手动限制、电机运转指示等功能.使用过程中,可以手动选择一组上、下限的水位组合,低于下限两个电机同时运转；水位在上、下限之问,一个电机运转；高于上限,两个电机都停止运转,电路还设计了防止上、下限出现跳闸现象的功能. 随着科技的开展人们对水位限制的需求越来越多,它不仅要具有限制水位的功能,而且要能自动限制,从而能解放人力,在不需要人为限制的同时它还要能够调节限制水位的范围,我设计的这个电路由电源电路,水位监测电路,水位范围测量电路,水泵开关电路和显示电路组

4、成.它采用了二极管、三极管、稳压管、滞回比拟器、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各局部电路及元件原理.第二章方案提出 第一节总体电路方案介绍 如图 1 为简易水塔水位限制电路系统组成图,他由电源电路,水位检测电路,水泵开关电路和显示电路组成.各局部电路的组成及其用途如下： 水位检测电路： 利用传感器检测水位变化,实现由位移转化成电信号的功能. 水泵开关电路：完成限制电路和水泵通放水的转换 显示电路：利用发光二极管灯泡将水泵状态显示出来 电源电路：为上述所有电路提供直流电源 第二节对水位检测电路方案的论证 本次设计所考虑的方案有以下几种： 一、利用浮力原理使浮标带动触头工作,进而影

5、响参考点电位发生变化,然后通过滞回比拟器的比拟限制交流接触器工作,实现水塔无水时自动开启水泵电动机,水满时自动关闭的自动限制目的.鉴于当前水塔利用增多,此次设计简单易行、本钱低廉、便于安装的水泵自控电路. 二、 通过两到三根电极放在水中,高度不同,其中一条伸到水底当地线 如果底部是金属的也可以省去它,另外两条一个在低水位一个在高水位上,当低水位的对地失去连接时说明水位低,当两条都对地连接说明水位高； 三、是用绝缘电极电容式测量,用两根或两组外表绝缘的电极垂直伸进水底,通过测量电极上的电容量变化情况测定水位,水作为电容的介质,水位越高电容越大,只要测定一下上下水位时的电容量就可以知道结果了. 本

6、次设计主要采用第一种方案. 第三章电路的根本组成和工作原理 第一节电源电路 如图 2 为电源电路直接可以从电网供电,通过变压器电路,整流电路, 滤波电路,和稳压电路直接将电网中的 220V 交流电转换成+12V 的支流电压.其各局部功能如下： 一、变压器： 采用常规的铁心变压器,将高压转变为低压. 整流电路： 采用二极管桥式电路,任务是将交流电换成直流电,这主要靠二极管的 单向导电作用,T 为电源变压器,作用是将交流电网电压变成整流电路 要求的电压价.其优点是输出电压高,纹波电压小,管子所承受的最大反向电压底. 由 C1,C2,C3,C4 构成,用于滤去整流输出电压中的纹波,本电路采用电容输入

7、式,电容具有平波作用.使纹波较小,适用于负载电压较高,负载变动不大的电路. 三、稳压电路： 采用三端稳压集成电路,有输入,输出和接地端,内部由启动电路,基准电压电路,取样比拟放大电路,调整电路和保护电路组成.电路中接入电容用来实现频率补偿预防稳压器自激振荡和抑制电路引入的高频干扰,另一方面以减少稳压电源输出端由输出电源引入的低干扰. 滤波电路： 第二节水位检测电路 1水位监测电路由可变电阻图 3 中 R9和浮标传感器 R0 组成.浮标传感器的工作原理是通过水面浮标位置的变化从而改变连入电路中的变阻器 R0大小,引起 Vs 的变化,从而把位置信号转变成电信号.而图 3 中右半局部是由 2个稳压管

8、代表的参考电压电路,图 3 中两个参考电压值 V1 和 V2 分别代表了水位的下限值 hl 和上限值 h2,由于参考电源产生电路输出端接入比拟器,参加稳压管就是预防参考电压不稳. 2水位测量电路的功能有两个：第一是确定实际水位和水位限制范围的大小关系；第二是采用滞回比拟器代替单门线比拟器从而预防了跳闸现象的出现. 图 3 中当 Vf1VsVf2时,V1 输出低电平,V2 输出高电平,当 VsVf1-Vf2时,V1 和 V2 均输出高电平,反之,那么输出低电平.其次,本电路通过滞回比拟器代替门限比拟器来预防跳闸现象.滞回比拟器 Uf1=4.7v,Uf1=3.6v,Uf2=8.4v,Uf2=7.3

9、v,回差范围 4Uf=1.1v,也就是说,比拟器上下电平之间的相互转换有了 1.1v 的差异,因此预防跳闸现象的发生. 图 2 图 3 第三节水泵开关电路和显示电路 水泵开关电路是由三极管电路和继电器电路构成,电路输入如图 4: 当 hh1h2 时,两个三极管均导通,水泵两水泵开始放水；当 h1hh2 时,V1、V2 输出都为低电平,T1,T2 都截止,两水泵停止放水. 下列图是对hh1Vf1而Vf2 两个比拟器均输出低电平,电动机均不工作,即如下表 1,总电路图如下列图 5,图6: h1下限 H2上限 操作 电机停转 图 5 水塔水位限制系统总电路图 Transl 图 612V 电源产生电路

10、 第五章水塔水位电路的仿真 1 .水位监测电路和参考电压电路 水位监测电路和参考电压电路的仿真,图 7 中的稳压管为理想稳压管稳 压值 8v. 2 .水位测量电路 水位测量电路的仿真,采用上个参考电压电路的参考值 4V 和 8v,可看出 图 8 中比拟器输出 V1=1.882v;V2=10.12v1gv3T2KQhm IAA- I2V 3 .水泵开关电路 图 9 中水泵开关电路采用了上个电路比拟器得输出值,V1=1.9v;V2=10.1v, 可看到正如预期一样,2 号小灯泡亮,说明只有一个水泵工作.同时按 照流入电流 Ib=25UA 算出限流电阻为 372 千欧 lOkQhm -WV- lOk

11、Dhr 74* IDk 1D.1ZW *1即T驾| I;g *! T 1-Jim 372kOhn 7、：、,|右乃匐谢 10W22QV 叫,Oaace10Ohm 372kOhm fi.de 10Ohiv I0VW22CV 2207 T ISKsSIQE 4 .电源电路的仿真 电源电路采用市电 220v,经图 10 中变压器22:1变为 12V 图 11 5.总电路的仿真 154.503二 _a_y1.Ir=* ra 曾 cl 第六章器件清单 符号 类别 数目 D5,D6 稳压管 2 D1,D2,D3,D4 二极管 IN4148 4 D7,D8 发光二极管 2 T1,T2 三极管 9013 2

12、J1,J2 继电器 JQA4F12V 2 T 变压器 1 C1 470uF 1 C2,C4 0.1uF 2 C3 47uF 1 D BRIDGE1 1 U1,U2 运放 LM324 2 U9 稳压器 MC78L12CP 1 第七章总结 这一周终于在充实和忙碌,迷茫和需找悄悄的过去了. 由于以前没有做过类似的设计,有许多的地方不是很符合要求,等做过这次课程设计之后对以后的类似的课程设计以及毕业论文都有很大得帮助.在最初拿到题目的时候感到有些无所适从,不知道从哪下手.但是经过查阅一些资料和看一些相关的例子,思路逐渐的清楚起来,虽然在设计过程中出现了很多的困难,但是通过自己的努力解决了一局部,剩下的

13、也通过和同学讨论和请教老师一一解决了.虽然其中走了很多的弯路,但是我在这一周的时间里是充实的,在这一周里使我对电工和电子课程有了更深一步的了解和掌握.不仅丰富了课本的理论知识,而且锻炼了自己的水平.这次的课程设计,是一次理论与实践的结合,也可以说让我们平时的积累得到了一次施展,让我加深了对电子技术的理解,明白了所学知识的重要性和自己理论知识的欠缺,增加了自己对所学课程的兴趣.将理论和实践相结合使自己的水平有了很大的提升. 课程设计是本科生教学不可缺少的局部,通过本课程设计的练习过程,使我牢固的掌握了电子技术的相关知识,特别是一些元器件的应用知识,这些在课本上是没法系统的学到的,通过本设计,我能了解各种元器件的特性,并且利用他们来完成我的目的.使我对电子技术整本书有系统的学习了一遍,同时我查阅相关的资料,丰富的我的知识面,锻炼了自己的动手操作水平. 这次课程设计提升了我的动手水平,加深了知识点的学习,在合作中曾强了同学之间的了解,加深了同学之间的友谊.同时再请教老师的过程中也曾加了和老师的接触,同时这次课程设计有辩论环节,这也是 毕业辩论的一次演练从而使我们更加了解辩论流程,辩论方法,为毕业辩论做好充分的准备.顺利完成这次课程设计,不仅要感谢一些同学的热心帮助,尤要感谢老师的耐