水塔水位控制电路.doc

目 录第一章. 课程设计任务书2第二章. 摘要3第三章. 系统组成图4第四章. 主要单元电路设计51.电源电路52.水位监测电路和范围控制电路63.水泵开关电路和显示电路84.集成电路管脚图9第五章. 电路原理图10第六章. 器件清单11第七章 总结12参考文献 13第一章 课程设计任务书题目 简易水塔水位控制电路专业 电气工程及其自动化 学号 200706050134 姓名 苏卓主要内容、基本要求、主要产考资料等：主要内容1.阅读相关科技文献。2.学习protel软件的使用。3.学会整理和总结设计文档报告。4.学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1.电路能够通过控制两个水泵实现对水位的控制。假定水位范围是S1S2(S1S2)，S为实际水位。当SS1时，两个水泵都放水；当S1SS2时，两个水泵都关闭。2.电路在S1、S2处不能出现 跳闸现象，即水泵不能在短时间内反复在放水和关闭的状态之间转换。3.电路能够显示出水泵的状态。4.电路能够手动调节水位控制的范围，即可以调节S1、S2的大小。 主要参考资料1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001，62李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20053，康华光，电子技术基础，高等教育出版社，20034王澄非，电路与数字逻辑设计实践，山东大学出版社，1999，10 5姚福安，电子电路设计与实践，山东科技技术出版社，2001，10 完 成 期 限：2009年6月24日 指导老师签章： 业负责人签章： 2009年6月17日第二章 摘要本次课程设计要求设计一个简易的水塔水位控制电路，该系统具有水位上下限手动控制、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、下限之间，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。 随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有控制水位的功能，而且要能自动控制，从而能解放人力，在不需要人为控制的同时它还要能够调节控制水位的范围，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成。它采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各部分电路及元件原理。关键字：水塔水位、手动控制、三端稳压集成电路、电机运转指示第三章 系统组成框图电源电路水位检测电路水位范围测量电路水泵开关电路显示电路如图为简易水塔水位控制电路系统组成图，他由电源电路，水位检测器，水位范围测量电路，水泵开关电路和显示电路组成。各部分电路的组成及其用途如下：水位检测电路：利用水的导电性检测水位变化，同时形成回路，形成电信号实现对水位的控制。水位范围检测电路：利用比较器原理实现水位范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象水泵开关电路：完成控制电路和水泵通放水的转换显示电路：利用发光二极管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四章 主要单元电路设计第一节 电源电路图1如图1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。其各部分功能如下：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。二、 滤波电路：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，取样比较放大电路，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防止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。第二节 水位检测电路和范围测量电路 图2一、 水位测量电路：由上限极S2，下限极S1地极构成，当SS1时，相当于O与T断开，此时T点的电位最高；随水位的上升当S1SS2时，则地极，S2，T与电源构成通路，此时T点电位最低为0。其中R9的作用是通过改变阻值的大小可以调节V的范围，即可以调节水位控制范围；通过改变R0的阻值判断T点电位的高低达到检测水位的目的。二、 水位范围测量电路：(一) 水位范围测量电路由两部分组成,第一部分是由电阻R1，R2和稳压管D1，D2构成的参考电压的电路；第二部分是迟滞比较器构成的水位范围测量电路。(二) 参考电压产生电路的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水位范围的上限值S2和下限值S1。电路采用电阻和稳压管结合的方式是由于参考电源残生电路的输出端接入稳压管的输入端，以防止输出电流导致电源不稳定，其中稳压管的稳压电压为8V，而输出VREF1=+8V，VREF2=+4V。(三) 水位范围测量电路的功能有两个：第一：是确定实际水位和水位控制范围的大小关系： VREF1和VREF2分别输入到两个运算放大器的同相输入端，VY则输入到反相输入端 ，它为Y点的电位（VP代表运算放大器同相输入端的电位）l 当VTVP2时，V1，V2输出为高电平；l 当VP2VTVP1 时，V1和V2输出都为低电平。其中可以通过判断VT、VREF1、VREF2的电位高低来确定水位的高低及范围大小。第二： 本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现第三节 水泵开关电路和显示电路图3（一）如图虚线左侧电路所示，水泵开关电路是由三极管电路和继电器电路构成，电路的输入如图。l 当S S1时，V1、V2输出为低电平，三极管截止，水泵两水泵开始放水；l 当S1SS2 时,V1、V2输出都为高电平，T1，T2都导通，两水泵停止放水。继电器电路：继电器是自动控制电器执行和控制的元件，它是将小电流，小功率的转化为大电流，大功率的开关元件。 由于水泵发电机中要通过大电流，产生大功率致使支流 电源无法提供，因此需用交流供电，故电路中开关必须采用继电器电路三极管电路： 它构成的电流放大电路是一种比较典型的和简单的电路。R10，R11为限流电阻，防止输入电流过大烧毁三极管，三极管为共集电极电路。当输入电压为高电平时，三极管导通饱和，可以将输入电流放大；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接三极管发射极，当有电流驱动时，开关吸合，对应水泵开始放水；当无电流驱动时，开关断开对应水泵停止放水，同时在继电器两端并联二极管进行保护（二） 显示电路：如虚线右方电路所示，通过发光二极管亮灭来显示是否电路通路，水泵是否工作。由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻第四节 集成电路管脚图三端集成稳压器外形和典型应用电路脚为电压输入瑞，脚为公共接地端，脚为电压输出端。集成稳压器正常工作时，在脚应输出与其稳压值相同的电压，供给负载使用。第五章 原理电路图第六章 器件清单符号类别数目R0， R9可变电阻1R1，R4，R5，R6，R8，R10，R1110千欧7R3，R7，R12，R131千欧4D1，D2稳压管2D3，D4二极管IN41482D5，D6LED2T1，T2三极管90132J1，J2继电器JQX4F12V2TTRANS11C14701C2，C40.12C3471DBRIDGE11U1，U2LM3242U3MC78L12CP1M1，M2 水泵发电机 2 第七章 总结经历了一个多星期的课程设计终于圆满的画上了句号。因为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，思路逐渐的清晰起来，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部分，剩下的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，而且锻炼了自己的能力。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能力有了很大的提高。 课程设计是本科生教学不可缺少的部分，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能力。这次课程设计提高了我的动手能力，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答辩环节，这也是毕业答辩的一次演练从而使我们更加了解答辩流程，答辩方法，为毕业答辩做好充分的准备。顺利完成这次课程设计，不仅要感激一些同学的热心帮助，尤要感激老师的耐心指导，是他的指导才让我们的设计更加完善合理，并让我们从中学到很多实践知识。参考文献：1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001，62李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，20053，康华光，电子技术基础，高等教育出版