太阳能热水器自动上水装置的设计电工电子课程设计报告.doc

电工电子课程设计报告 太阳能热水器自动上水装置的设计专 业： 班 级： 姓 名： 指导教师： 二00八年 6 月 22 日目录 一 设计任务书3二 引言4三 总体框图6四 电路工作原理7五 单元电路设计8六 元器件选择10七 设计小结10八 电路的元件清单12九 参考文献12一 模拟电子课程设计任务书 姓名： 班级： 指导老师：设计课题：太阳能热水器自动上水装置的设计设计任务与要求 设计一个太阳能热水器自动上水装置，要求运用所学的知识联系实际独立完成设计。设计步骤查阅相关资料；总体方案设计与工作原理说明；单元电路设计与说明；元器件参数（每个集成电路要求有详细功能说明及在电路中作用）总体电路的绘制及电路原理图相关说明；设计说明书字数不得少于3000字。参考文献电子技术基础（模拟部分）. 康华光等编；模拟电子技术基础. 华成英、童诗白等主编；实用电子电路. 张庆双等编著；电路（第七版）. James W.Nilsson & Susan A.Riedel 著；电子器件与电路. Theodore F.Bogart Jr & Jeffrey S.Bersley 著等二 引言水，是一切生命的源泉，我国是世界上水资源最贫乏的国家之一，但仍存在着许多浪费现象，如太阳能热水器上水过程，常常因无人照看而溢出，我们利用所学习知识，设计一种自动控制装置，利用溢出水的重力来控制水泵上水，防止了水、电源的不必要浪费。水,是一切生命的源泉,是地球万物生存的基础，它使地球万物欣欣向荣。但是，地球上的水资源正在不断减少。据调查：占世界人口40%的80个国家正面临着水危机，发展中国家约有10亿人喝不到清洁的水，17亿的人没有良好的卫生设施。每年约有2500万人死于饮用不清洁水。我国的水资源也相当短缺，人均水资源拥有量是世界人均水资源拥有量的1/5，许多城市已严重缺水。华北地区由于过度引用地下水，已造成严重的地面下沉现象。水资源短缺已成为当今世界要面临的重大问题。 太阳能是一种最直接的能源，它以高效，节能，清洁，而深受人们喜欢，目前利用太阳能最多的便是热水器，近两年，太阳能热水器已经进入了百姓家，但是在实际生活中，它还有很多不便，就先说说上水吧。太阳能热水器自动上水电路： 通常太阳能热水器安装在楼顶，用两根水管接到用户家中。如图一，靠下部的一根（图中A所示）用来流热水，并且在上水时兼作上水管；另一根（图中B所示）作排气用，在水加满后会从这根淤出，告知用户。一根用来流热水，并且在上水时兼作上水管；另一根作排气用，在水加满后会从这根淤出。原始的工作原理是这样的：当要上水时，用户手动打开上水阀C，因为自来水水压大，水便开始向上流，一旦水将水箱注满，便从排气管B流出。当用户看见后，便讲上水阀C关上。便完成了上水工作。别看就这样一分简单的事，就会带来很多麻烦！因为通常要等十多分钟才能上满（水压正常的情况下，水压低会更慢），如果忘了的话，那后果可想而知！三、总体框图下图为太阳能热水器自动水位控制电路。T选用35W、二次电压为10V的电源变压器。IC选用NE555或LM555时基集成电路。CI选用耐压值为16V的电解电容器；C2选用涤纶电容器或独石电容器。R1和R2均选用1/4W碳膜电阻器。VD1VD5均选用1N4007硅整流二极管。K1选用小型12V直流继电器。四、电路工作原理该水位自动控制器由电源电路、水位检测电路和控制执行电路形成。电源电路由电源变压器T、整流二极管VD1VD4和滤波电容器C1组成。水位检测电路由高水位电极A、低水位电极B和主电极C组成。控制执行电路由IC和继电器K1、交流接触器KM等组成。交流220V电压经T降压、VD1VD4整流和C1滤波后，产生直流10V电压供给IC。在水箱内无水或水位低于低水位电极B时，IC的2脚为高电平，3脚输出低电平，使继电器K1吸合，其长开触头K1-1接通，常闭触头K1-2断开，使交流接触器KM吸合，水泵电动机或电磁阀通电工作，水箱开始上水。当水箱水位达到高水位电极A时，水的导电电阻将电极A与电极C连通，使IC的2脚变为低电平，3脚输出高电平，使继电器K1释放，其常开触头K1-1断开，常闭触头K1-2接通，交流接触器KM断电释放，水泵电动机（或电磁阀）断电，水箱停止进水。当水位下降至低水位电极B以下时，主电极C与电极B均与水面脱离，使IC的2脚变为高电平，3脚输出低电平，继电器C与电极B均与水面脱离，使IC的2脚变为高电平，3脚输出低电平，继电器K1和交流接触器KM又吸合，使水泵电动机（或电磁阀）工作，水箱又开始上水。五、单元电路设计整流电路工作原理，设变压器副边电压u2=2U2sinwt,U2为有效值。 由于D1 、D3 和D2、D4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压u0=|2U2sinwt |。当3脚输出低电平，使继电器K1吸合，使交流接触器KM吸合，水泵电动机或电磁阀通电工作，水箱开始上水。当水箱水位达到高水位电极A时，水的导电电阻将电极A与电极C连通，使IC的2脚变为低电平，3脚输出高电平，使继电器K1释放，其常开触头K1-1断开，常闭触头K1-2接通，交流接触器KM断电释放，水泵电动机（或电磁阀）断电，水箱停止进水。六、元器件选择R1R4均选用1/4W碳膜电阻器。C1C3均选用耐压值为25V的电解电容器。VD1VD5均选用1N4007硅整流二极管。T选用5W、二次电压为15V的电源变压器。K1选用JQX-4F型的12V直流继电器。IC1、IC2选用NE555或A555时基集成电路；IC0选用LM7812三端集成稳压器七、设计小结通过此次为期1个星期的模拟电子课程设计，使我们都受益非浅。我们通过对本课题的研究，觉得自己通过自学、摸索、钻研思考，学到了课本上所没有的知识。我把这次实习经历概括了以下几点：（1）通过这次实习培养了我们脚踏实地、做事认真的良好习惯。刚开始，我们以为研究性学习很简单，随便搞搞就行，但真正进行下去，我们就找不到东南西北了，经老师指导，我们才知道，研究必须有计划，计划中要有课题的名称、研究的具体目的、研究的几个阶段及每个阶段要完成的任务、小组成员的分工、研究成果的表达方式等等。（2）通过这次实习，让我们对科研工作的艰辛有了更深的体会，强化了我们崇尚科学，热爱科学的热情。我们这样一个小小的探索，已经有了前人的经验，还有这么多的困难需要克服，那历史上那些重大的发现，会遇到多少的挫折和磨难啊，这怎能不让我们对历史上那些为人类做出巨大贡献的科学家产生崇敬之情呢？（3）通过这次实习，也培养了我们团结协作、开放交流的团队精神。在研究过程中，合理分工合作和及时的交流总结都是十分重要的。分工有利于发挥每个小组成员的作用，交流又可以及时了解各自的进展，进发新的探究思路。在探究过程中，要注意随时记下自己感受最深的内容。如果你有了传感器研究的新思路和新想法，及时与老师以及小组同学交流，就十分有利于整个团队的研究工作。（4）通过这次实习，让我们把书本知识和实际结合起来。在研究过程中，我们发现，理论知识和实际往往还有相当的距离，比如平时我们都把水看作导体，但水的电阻比金属导体电阻大得多，这既让我们开阔了知识面，又增加了我们学习的兴趣。（5）当然，通过这次实习，我们还获得了课本以外的知识，开阔了我们的眼界，培养了我们的自学能力、主动获取知识能力、比较全面的分析能力等等。在这次实习中，我们学习并熟悉图书馆相关书目的检索方法，学会网上查阅资料的方法，这对我们以后的学习有极大的帮助。总之，这次实习使我受益匪浅。八、电路的元件清单C1=1000 FC2=0.1 FR1=47 KR2=47 KVD1VD5均选用1N4007硅整流二极管T选用5W、二次电压为15V的电源变压器。K1选用JQX-4F型的12V直流继电器九、参考文献【1】电子技术基础（模拟部分）. 华中理工大学电子学教研室编，康华光主编. 北京：高等教育出版社，1999；【2】模拟电子技术基础. 清华大学电子学教研组编，华成英、童诗白主编. 北京：高等教育出版社，2006；【3】实用电子电路. 张庆双等编著. 北