課程設(shè)計----水塔水位控制電路

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書····················2</p><p>　　摘要··

2、;····························3</p><p>　　系統(tǒng)組成圖···

3、3;····················4</p><p>　　主要單元電路設(shè)計···········

4、·······5</p><p>　　1.電源電路························

5、3;········5</p><p>　　2.水位監(jiān)測電路和范圍控制電路···············6</p><p>　　3.水泵開關(guān)電路和顯示電路

6、3;··················8</p><p>　　4.集成電路管腳圖·············

7、;··············9</p><p>　　電路原理圖·················

8、3;······10</p><p>　　器件清單·························

9、83;11</p><p>　　第七章 總結(jié)······························12&l

10、t;/p><p>　　參考文獻 ····························13</p><p>　　第

11、一章 課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　題目 簡易水塔水位控制電路</p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要產(chǎn)考資料等：</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b></p><p>　　1.閱讀相關(guān)科技文獻。</p><p>　　2.學(xué)習(xí)protel軟件的使用。</p>

12、<p>　　3.學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。</p><p>　　4.學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><p>　　1.電路能夠通過控制兩個水泵實現(xiàn)對水位的控制。假定水位范圍是S1～S2(S1<S2)，S為實際水位。當S<S1時，兩個水泵都放水；當S1<S<

13、S2時，僅一個水泵放水；當S>S2時，兩個水泵都關(guān)閉。</p><p>　　2.電路在S1、S2處不能出現(xiàn) 跳閘現(xiàn)象，即水泵不能在短時間內(nèi)反復(fù)在放水和關(guān)閉的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3.電路能夠顯示出水泵的狀態(tài)。</p><p>　　4.電路能夠手動調(diào)節(jié)水位控制的范圍，即可以調(diào)節(jié)S1、S2的大小。 </p><p><

14、b>　　主要參考資料</b></p><p>　　1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001，6</p><p>　　2．李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　3，康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，2003</p><p>　　4．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，山東大學(xué)

15、出版社，1999，10 5．姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科技技術(shù)出版社，2001，10</p><p>　　完 成 期 限：2009年6月24日</p><p>　　指導(dǎo)老師簽章： </p><p>　　業(yè)負責人簽章： </p><p>　　2009年6月17日</p>&l

16、t;p>　　第二章 摘要</p><p>　　本次課程設(shè)計要求設(shè)計一個簡易的水塔水位控制電路，該系統(tǒng)具有水位上下限手動控制、電機運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)；水位在上、下限之間，一個電機運轉(zhuǎn)；高于上限，兩個電機都停止運轉(zhuǎn)，電路還設(shè)計了防止上、下限出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象的功能。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展人們對水位控

17、制的需求越來越多，它不僅要具有控制水位的功能，而且要能自動控制，從而能解放人力，在不需要人為控制的同時它還要能夠調(diào)節(jié)控制水位的范圍，我設(shè)計的這個電路由電源電路，水位監(jiān)測電路，水位范圍測量電路，水泵開關(guān)電路和顯示電路組成。它采用了二極管、三極管、穩(wěn)壓管、繼電器、三端穩(wěn)壓電路等多種電子元件來實現(xiàn)以下為各部分電路及元件原理。</p><p>　　關(guān)鍵字：水塔水位、手動控制、三端穩(wěn)壓集成電路、電機運轉(zhuǎn)指示</p&g

18、t;<p>　　第三章 系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　如圖為簡易水塔水位控制電路系統(tǒng)組成圖，他由電源電路，水位檢測器，水位范圍測量電路，水泵開關(guān)電路和顯示電路組成。各部分電路的組成及其用途如下：</p><p>　　水位檢測電路：利用水的導(dǎo)電性檢測水位變化，同時形成回路，形成電信號實現(xiàn)對水位的控制。</p><p>　　水位范圍檢測電路：利用比

19、較器原理實現(xiàn)水位范圍的確定，同時利用遲滯比較器的遲滯性來避免跳閘現(xiàn)象</p><p>　　水泵開關(guān)電路：完成控制電路和水泵通放水的轉(zhuǎn)換</p><p>　　顯示電路：利用發(fā)光二極管將水泵狀態(tài)顯示出來</p><p>　　電源電路：為上述所有電路提供直流電源</p><p>　　第四章 主要單元電路設(shè)計</p><p&g

20、t;<b>　　電源電路</b></p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　如圖1為電源電路直接可以從電網(wǎng)供電，通過變壓器電路，整流電路，濾波電路，和穩(wěn)壓電路直接將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換成+12V的支流電壓。其各部分功能如下：</p><p><b>　　變壓器：</b><

21、;/p><p>　　采用常規(guī)的鐵心變壓器，將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪骸?lt;/p><p><b>　　整流電路：</b></p><p>　　采用二極管橋式電路，任務(wù)是將交流電換成直流電，這主要靠二極管的單向?qū)щ娮饔茫琓為電源變壓器，作用是將交流電網(wǎng)電壓變成整流電路要求的電壓價。其優(yōu)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。</p>

22、<p><b>　　濾波電路：</b></p><p>　　由C1，C2，C3，C4構(gòu)成，用于濾去整流輸出電壓中的紋波，本電路采用電容輸入式，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。</p><p><b>　　穩(wěn)壓電路：</b></p><p>　　采用三端穩(wěn)壓集成電路，有輸入，

23、輸出和接地端，內(nèi)部由啟動電路，基準電壓電路，取樣比較放大電路，調(diào)整電路和保護電路組成。電路中接入電容用來實現(xiàn)頻率補償防止穩(wěn)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(wěn)壓電源輸出端由輸出電源引入的低干擾。</p><p>　　水位檢測電路和范圍測量電路 </p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　水

24、位測量電路：</b></p><p>　　由上限極S2，下限極S1地極構(gòu)成，當S<S1時，相當于O與T斷開，此時T點的電位最高；隨水位的上升當S1<S<S2時，由于水導(dǎo)電使得地極，S1，T與電源構(gòu)成通路，此時可以通過改變R0阻值的大小來改變T點電位，即可達到檢測水位的目的；當水位上升至S>S2時，則地極，S2，T與電源構(gòu)成通路，此時T點電位最低為0。其中R9的作用是通過改變阻值

25、的大小可以調(diào)節(jié)V的范圍，即可以調(diào)節(jié)水位控制范圍；通過改變R0的阻值判斷T點電位的高低達到檢測水位的目的。</p><p><b>　　水位范圍測量電路：</b></p><p>　　水位范圍測量電路由兩部分組成,第一部分是由電阻R1，R2和穩(wěn)壓管D1，D2構(gòu)成的參考電壓的電路；第二部分是遲滯比較器構(gòu)成的水位范圍測量電路。</p><p>　　參

26、考電壓產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生兩個穩(wěn)定的電壓，這兩個電壓代表水位范圍的上限值S2和下限值S1。電路采用電阻和穩(wěn)壓管結(jié)合的方式是由于參考電源殘生電路的輸出端接入穩(wěn)壓管的輸入端，以防止輸出電流導(dǎo)致電源不穩(wěn)定，其中穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電壓為8V，而輸出VREF1=+8V，VREF2=+4V。</p><p>　　水位范圍測量電路的功能有兩個：</p><p>　　第一：是確定實際水位和水位控制范圍的大小關(guān)系

27、： VREF1和VREF2分別輸入到兩個運算放大器的同相輸入端，VY則輸入到反相輸入端 ，它為Y點的電位（VP代表運算放大器同相輸入端的電位）</p><p>　　當VT<VP2時，V1，V2輸出為高電平；</p><p>　　當VP2<VT<P1時，V1輸出為高電平，V2輸出為低電平； </p><p>　　當VT>VP1 時，V1和V

28、2輸出都為低電平。</p><p>　　其中可以通過判斷VT、VREF1、VREF2的電位高低來確定水位的高低及范圍大小。</p><p>　　第二： 本電路通過遲滯比較器代替單門限比較器來防止跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)</p><p>　　水泵開關(guān)電路和顯示電路</p><p><b>　　圖3</b></p>&l

29、t;p>　?。ㄒ唬┤鐖D虛線左側(cè)電路所示，水泵開關(guān)電路是由三極管電路和繼電器電路構(gòu)成，電路的輸入如圖。</p><p>　　當S <S1時，V1、V2輸出為低電平，三極管截止，水泵兩水泵開始放水；</p><p>　　當S1<S<S2時,V1輸出為高電平，V2輸出為低電平，T1導(dǎo)通，T2截止，有一水泵放水；</p><p>　　當S>S2

30、 時,V1、V2輸出都為高電平，T1，T2都導(dǎo)通，兩水泵停止放水。</p><p><b>　　繼電器電路：</b></p><p>　　繼電器是自動控制電器執(zhí)行和控制的元件，它是將小電流，小功率的轉(zhuǎn)化為大電流，大功率的開關(guān)元件。 由于水泵發(fā)電機中要通過大電流，產(chǎn)生大功率致使支流 電源無法提供，因此需用交流供電，故電路中開關(guān)必須采用繼電器電路</p>&

31、lt;p><b>　　三極管電路： </b></p><p>　　它構(gòu)成的電流放大電路是一種比較典型的和簡單的電路。R10，R11為限流電阻，防止輸入電流過大燒毀三極管，三極管為共集電極電路。</p><p>　　當輸入電壓為高電平時，三極管導(dǎo)通飽和，可以將輸入電流放大；</p><p>　　當輸入電壓為低電平時，三極管截止，無電流通過。

32、</p><p>　　繼電器連接三極管發(fā)射極，當有電流驅(qū)動時，開關(guān)吸合，對應(yīng)水泵開始放水；當無電流驅(qū)動時，開關(guān)斷開對應(yīng)水泵停止放水，同時在繼電器兩端并聯(lián)二極管進行保護</p><p>　?。ǘ?顯示電路：如虛線右方電路所示，通過發(fā)光二極管亮滅來顯示是否電路通路，水泵是否工作。由于繼電器的驅(qū)動電流過大，需要加入限流電阻</p><p>　　第四節(jié) 集成電路管腳圖

33、</p><p>　　三端集成穩(wěn)壓器外形和典型應(yīng)用電路</p><p>　?、倌_為電壓輸入瑞，②腳為公共接地端，③腳為電壓輸出端。集成穩(wěn)壓器正常工作時，在②腳應(yīng)輸出與其穩(wěn)壓值相同的電壓，供給負載使用。</p><p>　　第五章 原理電路圖</p><p>　　第六章 器件清單</p><p>　　M

34、1，M2 水泵發(fā)電機 2 </p><p>　　第七章 總結(jié)</p><p>　　經(jīng)歷了一個多星期的課程設(shè)計終于圓滿的畫上了句號。因為以前沒有做過類似的設(shè)計，有許多的地方不是很符合要求，等做過這次課程設(shè)計之后對以后的類似的課程設(shè)計以及畢業(yè)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(jīng)過

35、查閱一些資料和看一些相關(guān)的例子，思路逐漸的清晰起來，雖然在設(shè)計過程中出現(xiàn)了很多的困難，但是通過自己的努力解決了一部分，剩下的也通過和同學(xué)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，而且鍛煉了自己的能力。這次的課程設(shè)計，是一次理論與實踐的結(jié)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(shù)的理解，明白了所學(xué)

36、知識的重要性和自己理論知識的欠缺，增加了自己對所學(xué)課程的興趣。將理論和實踐相結(jié)合使自己的能力有了很大的提高。</p><p>　　課程設(shè)計是本科生教學(xué)不可缺少的部分，通過本課程設(shè)計的練習(xí)過程，使我牢固的掌握了電子技術(shù)的相關(guān)知識，特別是一些元器件的應(yīng)用知識，這些在課本上是沒法系統(tǒng)的學(xué)到的，通過本設(shè)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(shù)整本書有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了一遍，同時我查閱相關(guān)的資料，

37、豐富的我的知識面，鍛煉了自己的動手操作能力。</p><p>　　這次課程設(shè)計提高了我的動手能力，加深了知識點的學(xué)習(xí)，在合作中曾強了同學(xué)之間的了解，加深了同學(xué)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(shè)計有答辯環(huán)節(jié)，這也是畢業(yè)答辯的一次演練從而使我們更加了解答辯流程，答辯方法，為畢業(yè)答辯做好充分的準備。順利完成這次課程設(shè)計，不僅要感激一些同學(xué)的熱心幫助，尤要感激老師的耐心指導(dǎo)，是他的指導(dǎo)

38、才讓我們的設(shè)計更加完善合理，并讓我們從中學(xué)到很多實踐知識。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001，6</p><p>　　2．李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005</p><p>　　3，康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育

39、出版社，2003</p><p>　　4．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，山東大學(xué)出版社，1999，10</p><p>　　5．姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科技技術(shù)出版社，2001，10</p><p>　　6. 趙健，實用聲光及無線電遙控電路300例，中國電力出版社，2005，</p><p>　　7. 陳永甫，電子電路智能化設(shè)計實例