1、目錄 第一章引言 2 第二章方案提出 4 第三章電路的根本組成和工作原理 6 第一節電源電路 6 第二節水位檢測電路 7 第三節電阻開關電路和顯示電路 8 第四章水塔水位電路的介紹圖 9 第五章水塔水位電路的仿真 12 第六章器件清單 16 第七章總結 17 參考文獻及附錄 18第一章引言 1、研究的目的 水塔水位限制系統是我國住宅小區廣泛應用的供水系統,傳統的限制方式存在限制精度低、能耗大的缺點,而自動限制原理,依據用水量的變化自動調節系統的運行參數,保持水壓恒定以滿足用水要求,從而提升了供水系統的質量.而且本錢低,安裝方便,經過屢次實驗證實,靈敏性好,是節約水源,方便家庭和單位限制水塔水位

2、的理想裝置.水塔水位限制系統采用交流電壓檢測水位,水位低于下限 B 點水位時,水泵抽水,水位到達最高水位線 A 時,水泵停止抽水,水位降低到最低水位線 B 以下時,恢復運行抽水.從而實現自動限制. 2、研究的意義 不管社會經濟如何飛速,水在人們正常生活和生產中起著重要的作用.一旦斷了水,輕那么給人民生活帶來極大的不便,重那么可能造成嚴重的生產事故及損失,從而對供水系統提出了更高的要求,滿足及時、準確、平安充足的供水.如果仍然使用人工方式,勞動強度大,工作效率低,平安性難以保證,由此必須進行自動化限制系統的改造,從而實現提供足夠的水量、平穩的水壓.我的設計采用分立的電路實現超高、低警戒水位處理,

3、實現自動限制,而到達節能的目的,提升了供水系統的質量. 3、主要內容及要求 本次課程設計要求設計一個簡易的水塔水位限制電路,該系統具有水位上下限手動限制、電機運轉指示等功能.使用過程中,可以手動選擇一組上、下限的水位組合,低于下限兩個電機同時運轉；水位在上、下限之問,一個電機運轉；高于上限,兩個電機都停止運轉,電路還設計了防止上、下限出現跳閘現象的功能. 隨著科技的開展人們對水位限制的需求越來越多,它不僅要具有限制水位的功能,而且要能自動限制,從而能解放人力,在不需要人為限制的同時它還要能夠調節限制水位的范圍,我設計的這個電路由電源電路,水位監測電路,水位范圍測量電路,水泵開關電路和顯示電路組

4、成.它采用了二極管、三極管、穩壓管、滯回比擬器、繼電器、三端穩壓電路等多種電子元件來實現以下為各局部電路及元件原理.第二章方案提出 第一節總體電路方案介紹 如圖 1 為簡易水塔水位限制電路系統組成圖,他由電源電路,水位檢測電路,水泵開關電路和顯示電路組成.各局部電路的組成及其用途如下： 水位檢測電路： 利用傳感器檢測水位變化,實現由位移轉化成電信號的功能. 水泵開關電路：完成限制電路和水泵通放水的轉換 顯示電路：利用發光二極管燈泡將水泵狀態顯示出來 電源電路：為上述所有電路提供直流電源 第二節對水位檢測電路方案的論證 本次設計所考慮的方案有以下幾種： 一、利用浮力原理使浮標帶動觸頭工作,進而影

5、響參考點電位發生變化,然后通過滯回比擬器的比擬限制交流接觸器工作,實現水塔無水時自動開啟水泵電動機,水滿時自動關閉的自動限制目的.鑒于當前水塔利用增多,此次設計簡單易行、本錢低廉、便于安裝的水泵自控電路. 二、 通過兩到三根電極放在水中,高度不同,其中一條伸到水底當地線 如果底部是金屬的也可以省去它,另外兩條一個在低水位一個在高水位上,當低水位的對地失去連接時說明水位低,當兩條都對地連接說明水位高； 三、是用絕緣電極電容式測量,用兩根或兩組外表絕緣的電極垂直伸進水底,通過測量電極上的電容量變化情況測定水位,水作為電容的介質,水位越高電容越大,只要測定一下上下水位時的電容量就可以知道結果了. 本

6、次設計主要采用第一種方案. 第三章電路的根本組成和工作原理 第一節電源電路 如圖 2 為電源電路直接可以從電網供電,通過變壓器電路,整流電路, 濾波電路,和穩壓電路直接將電網中的 220V 交流電轉換成+12V 的支流電壓.其各局部功能如下： 一、變壓器： 采用常規的鐵心變壓器,將高壓轉變為低壓. 整流電路： 采用二極管橋式電路,任務是將交流電換成直流電,這主要靠二極管的 單向導電作用,T 為電源變壓器,作用是將交流電網電壓變成整流電路 要求的電壓價.其優點是輸出電壓高,紋波電壓小,管子所承受的最大反向電壓底. 由 C1,C2,C3,C4 構成,用于濾去整流輸出電壓中的紋波,本電路采用電容輸入

7、式,電容具有平波作用.使紋波較小,適用于負載電壓較高,負載變動不大的電路. 三、穩壓電路： 采用三端穩壓集成電路,有輸入,輸出和接地端,內部由啟動電路,基準電壓電路,取樣比擬放大電路,調整電路和保護電路組成.電路中接入電容用來實現頻率補償預防穩壓器自激振蕩和抑制電路引入的高頻干擾,另一方面以減少穩壓電源輸出端由輸出電源引入的低干擾. 濾波電路： 第二節水位檢測電路 1水位監測電路由可變電阻圖 3 中 R9和浮標傳感器 R0 組成.浮標傳感器的工作原理是通過水面浮標位置的變化從而改變連入電路中的變阻器 R0大小,引起 Vs 的變化,從而把位置信號轉變成電信號.而圖 3 中右半局部是由 2個穩壓管

8、代表的參考電壓電路,圖 3 中兩個參考電壓值 V1 和 V2 分別代表了水位的下限值 hl 和上限值 h2,由于參考電源產生電路輸出端接入比擬器,參加穩壓管就是預防參考電壓不穩. 2水位測量電路的功能有兩個：第一是確定實際水位和水位限制范圍的大小關系；第二是采用滯回比擬器代替單門線比擬器從而預防了跳閘現象的出現. 圖 3 中當 Vf1VsVf2時,V1 輸出低電平,V2 輸出高電平,當 VsVf1-Vf2時,V1 和 V2 均輸出高電平,反之,那么輸出低電平.其次,本電路通過滯回比擬器代替門限比擬器來預防跳閘現象.滯回比擬器 Uf1=4.7v,Uf1=3.6v,Uf2=8.4v,Uf2=7.3

9、v,回差范圍 4Uf=1.1v,也就是說,比擬器上下電平之間的相互轉換有了 1.1v 的差異,因此預防跳閘現象的發生. 圖 2 圖 3 第三節水泵開關電路和顯示電路 水泵開關電路是由三極管電路和繼電器電路構成,電路輸入如圖 4: 當 hh1h2 時,兩個三極管均導通,水泵兩水泵開始放水；當 h1hh2 時,V1、V2 輸出都為低電平,T1,T2 都截止,兩水泵停止放水. 下列圖是對hh1Vf1而Vf2 兩個比擬器均輸出低電平,電動機均不工作,即如下表 1,總電路圖如下列圖 5,圖6: h1下限 H2上限 操作 電機停轉 圖 5 水塔水位限制系統總電路圖 Transl 圖 612V 電源產生電路

10、 第五章水塔水位電路的仿真 1 .水位監測電路和參考電壓電路 水位監測電路和參考電壓電路的仿真,圖 7 中的穩壓管為理想穩壓管穩 壓值 8v. 2 .水位測量電路 水位測量電路的仿真,采用上個參考電壓電路的參考值 4V 和 8v,可看出 圖 8 中比擬器輸出 V1=1.882v;V2=10.12v1gv3T2KQhm IAA- I2V 3 .水泵開關電路 圖 9 中水泵開關電路采用了上個電路比擬器得輸出值,V1=1.9v;V2=10.1v, 可看到正如預期一樣,2 號小燈泡亮,說明只有一個水泵工作.同時按 照流入電流 Ib=25UA 算出限流電阻為 372 千歐 lOkQhm -WV- lOk

11、Dhr 74* IDk 1D.1ZW *1即T駕| I;g *! T 1-Jim 372kOhn 7、：、,|右乃匐謝 10W22QV 叫,Oaace10Ohm 372kOhm fi.de 10Ohiv I0VW22CV 2207 T ISKsSIQE 4 .電源電路的仿真 電源電路采用市電 220v,經圖 10 中變壓器22:1變為 12V 圖 11 5.總電路的仿真 154.503二 _a_y1.Ir=* ra 曾 cl 第六章器件清單 符號 類別 數目 D5,D6 穩壓管 2 D1,D2,D3,D4 二極管 IN4148 4 D7,D8 發光二極管 2 T1,T2 三極管 9013 2

12、J1,J2 繼電器 JQA4F12V 2 T 變壓器 1 C1 470uF 1 C2,C4 0.1uF 2 C3 47uF 1 D BRIDGE1 1 U1,U2 運放 LM324 2 U9 穩壓器 MC78L12CP 1 第七章總結 這一周終于在充實和忙碌,迷茫和需找悄悄的過去了. 由于以前沒有做過類似的設計,有許多的地方不是很符合要求,等做過這次課程設計之后對以后的類似的課程設計以及畢業論文都有很大得幫助.在最初拿到題目的時候感到有些無所適從,不知道從哪下手.但是經過查閱一些資料和看一些相關的例子,思路逐漸的清楚起來,雖然在設計過程中出現了很多的困難,但是通過自己的努力解決了一局部,剩下的

13、也通過和同學討論和請教老師一一解決了.雖然其中走了很多的彎路,但是我在這一周的時間里是充實的,在這一周里使我對電工和電子課程有了更深一步的了解和掌握.不僅豐富了課本的理論知識,而且鍛煉了自己的水平.這次的課程設計,是一次理論與實踐的結合,也可以說讓我們平時的積累得到了一次施展,讓我加深了對電子技術的理解,明白了所學知識的重要性和自己理論知識的欠缺,增加了自己對所學課程的興趣.將理論和實踐相結合使自己的水平有了很大的提升. 課程設計是本科生教學不可缺少的局部,通過本課程設計的練習過程,使我牢固的掌握了電子技術的相關知識,特別是一些元器件的應用知識,這些在課本上是沒法系統的學到的,通過本設計,我能了解各種元器件的特性,并且利用他們來完成我的目的.使我對電子技術整本書有系統的學習了一遍,同時我查閱相關的資料,豐富的我的知識面,鍛煉了自己的動手操作水平. 這次課程設計提升了我的動手水平,加深了知識點的學習,在合作中曾強了同學之間的了解,加深了同學之間的友誼.同時再請教老師的過程中也曾加了和老師的接觸,同時這次課程設計有辯論環節,這也是 畢業辯論的一次演練從而使我們更加了解辯論流程,辯論方法,為畢業辯論做好充分的準備.順利完成這次課程設計,不僅要感謝一些同學的熱心幫助,尤要感謝老師的耐