晶体管水位控制电路设计课程设计报告书.docx

x x 学 院课程设计报告书系 别：机电学院专 业：13电气学 生 姓 名： 学 号：课程设计题目：晶体管水位控制电路设计起 迄 日 期:2016.5.16 - 2016.5.28课程设计地点:plc/电气控制实验室指 导 教 师:下达任务书日期: 2016年 5月15日 摘 要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文设计了一种晶体管水位自动控制电路。当水位达到一定高度时，系统能够自动调整水位，使其落在规定的范围内；当水位低于规定范围时，就控制水泵工作抽水，使水塔内的水位上升，到达规定高度。从而达到不用人工专门去控制即可使水位保持在一定范围内的目的。 关键词 水塔 自动控制 晶体管目 录1 引言 12 设计要求 13总体设计方案1 3.1设计思路1 3.2结构图2 3.3原理图24设计组成及原理分析6 4.1设计组成介绍6 4.2工作原理分析6 4.3工作过程7 4.4元器件及其参数75总结与体会7参考文献 9致谢 101 引言 在日常生活和工业生产中，水位控制系统有着广泛的应用，如水塔、楼房水箱、锅炉等。水位控制系统的形式有很多种，浮子开关式，电节点式，压力式，电子式，微机式等。这些系统或多或少的存在着一些缺点：浮子开关式采用机械结构，维护起来不方便；微机式控制系统，虽然操作方便，但造价较贵本位从实用型和经济型出发，设计了一种水位控制系统，该系统结构简单维护方便，可靠性高且价格优廉，而且在不同程度上克服了其他方法的一些缺点，很适合普通家用和农业工厂的应用。2 设计要求水塔水位的控制电路，具体要求如下： 图示为水位高低检测示意图，水位的高低检测有三个电极完成，水位的自动控制由晶体管实现，当水位低于h1时，有晶体管控制水位继电器，进而控制接触器使5.5kw的水泵电机（m）工作，同时运行指示灯亮；当水位高于h1，水泵继续向水塔供水，当水塔水位上升到最高水位h2时，水位控制继电器释放，水泵体制抽水；当水塔水位离开最高点时，水泵仍然处于停机状态，当水位降低到低水位以下时，水泵又重新开始工作，如此反复使水塔水位保持在最高水位与最低水位之间。设计相应的控制电路完成上述过程的控制，同时利用热继电器实现电机的过载保护。3设计方案及原理分析 3.1设计思路 根据本电路预设的功能，设计出完成相应功能的分电路。首先，用三个电极来作为整个电路的输入信号：采集多点水位，以高、低电平的形式存在，作为其他分电路的控制信号，控制其工作。 水位显示电路：当没有接收到有效控制信号时，发光二极管不亮，不指示电机工作；当接收到有效控制信号后，三极管导通，驱动发光二极管发亮，显示其水位状态。 水泵控制电路：随着水位的上升，采集的控制信号在不停变化，达到设定的工作条件后，可以使工作电路接通，从而达到控制主电路。而该信号又得作为水泵控制电路的有效信号，控制水泵停止运转，完成自动加水。 通过水位的变化，引起信号产生电路输出信号的改变，从而使整个电路能按设定的功能稳定工作3.2结构图3.3原理图4设计组成及原理分析 4.1设计组成介绍1）电源电路由电源变压器t、整流二极管vd1vd4和滤波电容器c组成。 2）水位检测电路由高水位电极1dj、低水位电极2dj和主电极3dj组成。 3）控制执行电路由继电器k、控制晶体管v和交流接触器km等元件组成。 4）交流220v电压经t降压、vd1vd4整流和c滤波后，产生直流12v电压，供给控制执行电路4.2工作原理分析在水塔内无水或水位低于低水位电极2dj时，三极管v因基极电位与发射极电位相同而处于截止状态，继电器k不动作，其常开触点k1断开，常闭触点k1接通，交流接触器km通电吸合，使三相水泵电动机m1通电运转，水泵开始抽水。 当水塔内水位到达高水位电极1dj处时，12v电压经电阻器r1、高水位电极1dj、水的导电电阻和主电极3dj加至v的基极，使v正偏导通，继电器k通电工作， 其常闭触点k1断开，常开触点k1接通，交流接触器km断电，其触点释放，切断三相水泵电动机m的电源，水泵停止抽水。当用户用水使水塔内的水位下降至低水位电极2dj以下时，v又因基极电位与发射极电位相同而截止，继电器k释放，其常开触点k1断开，常闭触点k1接通，使交流接触器km吸合，三相水泵电动机m通电，重新开始抽水。如此周而复始，实现无人值守自动抽水。4.3工作过程运行（水位低于2dj） 合上开关q 闭合开关sb1km线圈得电并自锁km主触头闭合电机m得电运行水塔上水停止（水位高于1dj）合上开关q闭合开关sb1继电器k得电常开触头k1闭合，常闭触头k1断开km线圈失电km主触头断开电机m断电停止运行水塔停止上水4.4元器件及其参数器材型号数量(个)电阻r11.5k1电阻r25k1电容c1200uf1二极管1n40015发光二极管bt2051继电器kjz7-441交流接触器kmcj0-201熔断器furl1-151热继电器frjr16-20/3d1变压器12v15总结与体会 通过这次课程设计我学会了独立做设计的方法与技能，拿到晶体管水位控制电路这个课题后，广泛阅读大量有关资料，从中抽取信息，加以总结分析，当然期间也离不开张斌老师的指点。这样既充分培养了我们的自学能力，还启示了我们怎样才能创新课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。 课程设计刚开始时，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道思索，给了我莫大的空间。尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材学习完毕，掌握许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位。作图过程，通过这次课程设计我们对于电子线路cad技术多多少少有了一些了解，cad技术发展迅速，有着广阔的应用前景，设计面广，内容丰富，它用软件的方法设计硬件；用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；在设计过程中可用有关软件进行各种仿真我认为，在这学期的课程设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。还有我们要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。总之，确实受益匪浅。参考文献：1. 陈伯时主编电力施动自动控制系统北京：机械工业出版社19922. 朱英韬主编工厂电气控制技术北京工业大学出版社，19913. 张用，杨定亚编著机床电气控制上海，上海科学技术文献出版社，19834. 陈伯时主编自动控制系统一电力传动控制北京中央广播电视大学出版社，19885. 张明达主编电力拖动自动控制系统北京： 冶金工业出版社1983 致谢 为期两周的课程设计很快就结束了，在这两周的时间内，我和我的队友克服了重重困难，借助网络和书本，查阅了很多的相关知识，终于将这个项目圆满完成了，内心真的是万分激动。在这期间，当然少不了我的指导老师张斌老师给予我们的帮助，他万忙之中抽出闲暇亲自指导我们电路原理图中的错误，并提示我们该如何改正。在老师的指导下，我和我的队友团结合作，认真反思错误，让课程设计完成的更完美。在这里，再次感谢x x老师对于我们的帮助。 工作日程日期主要工作05月 16日05月16日05月 16日05月16日下达任务书，任务布置及设计要求说明05月 16日05月18日查看文献，设计方案，构建草图05月 19日05月19日交由老师检查指导05月 20日05月23日更改错误，完善方案05月24日05月25日撰写课程设计报告，总结设计成果05月 26日05月26日制作ppt 06月 6日06月 6日答辩，成绩考核电气与电子类课程设计成绩评定表评定项目内容满分评分总分出勤与学习态度按时出勤，严格遵守纪律，学习认真，态度端正15设计情况能够认真查阅资料，勤学好问10具有提出问题和解决问题的能力，设计方案论证