水槽液位控制系统

一 设计任务一 设计任务 设计一个水槽液位控制器 自动控制水槽液位在高水位和低水位之间循环流动 基本功能如下 1 如果水位低于低水位 点 则水泵抽水 使水槽的水位上升 2 如果水位高于低水位而低于高水位时 水泵继续抽水 使水槽水位继续上升 3 当水位达到 或超过 高水位时 水泵停止抽水 同时触发电磁阀打开放水 使 水位下降 4 当水位下降到低水位时 电磁阀关闭 同时水泵又开始抽水 使水槽的水液位上 升 完成一个周期的循环 二 设计目的二 设计目的 1 了解接触器 电磁阀 水泵等器件的基本原理 2 了解实验中水位控制的原理 3 能够独立进行电气实验的接线和调试 并对实验结果进行分析 4 能够独立制作实验小板 利用实验台上的资源自行设计实验 三 设计方案选择三 设计方案选择 1 集成电路设计方案 根据任务设计的要求我们得到水位控制的时序图如图 1 1 所示 图 1 1 水位控制的时序图 1 基本原理 在图 1 1 1 中系统主要由水槽 电压比较器 隔离保护和驱动电路 直流继电器 控制电路 水泵 电磁阀组成 其中 电压比较器是该系统核心部分 高低水位的电压 通过与基准电压比较输出逻辑信号 控制直流继电器的工作 实现水泵的通断 以实现 水槽中的水位进行上下移动 当水位低于低水位 LL 时 高 低水位的两个电压比较器同时输出控制直流继电器 J1 J2 都工作 控制交流接触器 KM 工作并自锁 让水泵抽水和关闭电磁阀 使水槽液位 上升 当水位上升到达低水位时 低水位的电压比较器输出状态反转 控制 KM 电路的直流 继电器的触点 J1 断开 但由于交流接触器 KM 电路有自锁 所以水泵还继续抽水 让水 液位继续上升 当水位继续上升到达高水位 LH 时 高水位的电压比较器输出状态反转 对应于直流 继电器 J2 的触点断开 使交流接触器停止工作 则水泵停止抽水 同时打开电磁阀放水 使水位下降 只要水位一直低于高水位 则高水位比较器输出状态又发生反转 即 J2 工 作 但此时低水位控制的直流继电器 J1 还处于断开状态 所以水位还是继续下降 只 有当水位到达低水位时 即低水位比较器输出状态也出现反转 即 J1 工作 使水泵得 电抽水 水位上升 系统完成一个循环 图 1 1 1 电气控制原理图 2 控制原理 低于低水位 LL 时 水泵抽水 水槽液位上升 如图 1 2 1 所示 图 1 2 1 到达低水位 LL 时 水泵抽水 水槽液位继续上升 如图 1 2 2 所示 图 1 2 2 到达高水位 LH 时 水泵停止抽水 电磁阀放水 液位下降 如图 1 2 3 所示 图 1 2 3 低于高水位 LH 高于 LL 时 电磁阀放水 液位继续下 如图 1 2 4 所示 图 1 2 4 到达 LL 时 水泵抽水 水位上升如图 1 2 5 所示 图 1 2 5 由此我们可得到集成电路的电路图 如图 1 2 6 所示 2 组合逻辑电路 根据任务设计的要求我们得到水位控制的时序图如图 1 1 所示 图 1 1 水位控制时序图 通过水位控制时序图我们可得到表一 表一 通过逻辑抽象 将水位未到达视为 1 到达视为 0 水泵工作视为 1 不工作视为 0 可得到以下逻辑关系图 如表二所示 表二 逻辑关系图 选用 SR 寄存器 其功能表如下表 3 表三 SR 寄存器功能表 根据 SR 寄存器的功能以及水位控制器的逻辑表 表 2 比较后 我们在低水位前装 一个非门 变化过程如下表 4 表四 经过上面的说明我们得到组合逻辑电路 电路图如下图 2 1 1 所示 3 方案设计的选择 经过上面的比较我们发现组合逻辑电路更为简单和方便 所以我们选择组合逻辑电 路 四 电路设计四 电路设计 1 电路原理图 电源部分原理图如下图 4 1 所示 220V 交流电通过变压器转变为 9V 交流电 经过 桥堆整流后变为直流电 经过电容滤波后 接入芯片 7805 三端稳压集成电路输出 5V 直 流电 在经过电容滤波输出稳定的 5V 电压 图 4 1 电源原理图 电路部分原理图如下图 4 2 所示 图 4 2 电路原理图 2 电路仿真图 如下图 4 2 1 和图 4 2 2 所示 图 4 2 1 电源仿真图 图 4 2 2 电路仿真图 3 仿真数据 如下图 4 3 所示 图 4 3 仿真数据 五 硬件制作及调试五 硬件制作及调试 1 所需元器件 如表六 元器件名称备注 电阻1K 电阻 1 个 10K 电阻 2 个 三极管8050 型 1 个 继电器5V 继电器 1 个 陶瓷电容100uF2 个 电解电容100pF2 个 二极管4 个 稳压器7805 型号 1 个 集成芯片74LS00 型号 1 个 表六元器件 2 元器件布局图 如下图 5 2 1 所示 图 5 2 1 元器件布局图 3 焊接结果 如下图 5 3 1 所示 图 5 3 1 焊接结果图 4 调试结果 调试结果良好 可完成功能 5 调试中遇到的问题 调试过程中发现有些元器件的焊接点没有焊上 有的连线出现错误 更严重的是稳 压管的输入和输出连接了 没有完美的考虑整体的布局 导致跳线有三根有点多了 6 解决方法 调试无法实现功能 查找是否是焊接哪里的错误 找到错误把焊点清除再重接焊接 如果遇到元器件损坏就需要更换元器件 更换后想好接口在焊接 六 总结六 总结 第一次自己用电路板焊接 布局 画原理图 焊接 有点过于生疏 刚开始容易布 局不好 跳线过多 第一次焊接 焊接的结果也不是很好 有点粗大不均匀 但结果总 体还是好的 实现了水槽液位控制的功能 虽然有所欠缺 但在今后的练习和实验中相 信能够越做越好 七 参考文献七