简易水塔水位控制课程设计.doc

目录 1 概述 1 1.1方案的提出 1 2 系统总体方案设计 2 2.1系统的组成框图 2 2.2 各单元电路的工作原理 2 2.2.1 电源电路 2 2.2.2 水位监测和水位范围测量电路 3 3 主要元器件的工作原理及参数 7 3.1 元器件的工作原理及参数 7 3.1.1 变压器 7 3.1.2 桥式整流电路 7 3.1.3 三端稳压器 8 3.1.4 继电器 8 3.1.5 555定时器 8 结论与展望 10 参考文献 11 附录1 电路原理总图 12 附录2 元器件清单 13 1概述 1.1方案的提出 该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流5V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。水位测量和水位监测电路主要有电阻型水压传感器和迟滞比较器组成。电阻型水压传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。迟滞比较器不仅可以测量水位的范围，还可以防止跳闸现象的出现，并且通过可变电阻实现了手动调节水位范围的功能。水泵开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成，是一种比较典型的和简单的电路。用发光二极管构成显示电路更容易观察水泵工作情况。 综上所述，此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，且有经济前景。 2 系统总体方案设计 2.1系统的组成框图 图2-1 建议水塔水位控制电路的总体框图 水位自动控制组成款图2-1所示，由电源电路给各个电路提供直流电源，通过检测电路对水塔水位及范围的测量，产生不同的电位通过由555定时器组成的单稳可重复触发电路控制电路，控制继电器的工作状态，从而实现对水泵工作状态的自动控制，并由红绿发光二极管显示水泵的工作状态。 2.2 各单元电路的工作原理 该电路能够检测出水塔的水位，并且能够在不同的水位下通过两个水泵控制。当SS1时，两个水泵都放水，红灯亮，当S1SS2时，只有一个水泵工作，红灯灭且绿灯亮，当SS2时，两个水泵都关闭，并且通过调节触头的深度可以改变水位S1，S2的范围，该电路还能通过发光二极管显示水泵放水的各种状态。 2.2.1 电源电路 图2-2 电源电路 电源电路的设计采用的方法如图2-2所示电路，直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+5V的支流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端集成电路来实现。稳压管采用MC7805CP可以清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压5V的稳定。 2.2.2 水位监测和水位范围测量电路 水位检测原理如图2-3所示：S1、S2分别为水塔的两个水位(S1S2)，且设S为实际水位。S1、S2是水位探头，一般可用二芯电源线制作，上端分别接上拉电阻，当触头悬空时，保证为高电平，若触头碰到水或者浸泡在水中即为低电平。水位控制电路根据探头S1、S2是否浸入水中作为输入信号，由控制电路分析处理后，控制水泵的工作。 其工作状态可分为以下几种情况：当SS1时，S1、S2输出都为高电平，经过控制电路后，可使水泵B1、B2同时放水；当S1SS2时，S1输出低电平，S2输出为高电平，经过控制电路后，此时水泵B1停止放水，B2放水；当SS2时，S1、S2都输出低电平，经过控制电路后，水泵B1、B2都不工作，水泵工作显示说明将在后面加以说明。另外若想人为的控制水位的范围，只要该改变水位探测触头的深度即可改变水位检测的范围。 图2-3 水位监测和水位范围测量电路 2.2.3 水泵开关及显示电路 图2-4 水泵自动和显示电路 如下图2-4所示为该电路的工作波形图： 图2-4 电路工作波形图 电路自动控制工作原理：如图2-4所示，水泵控制电路主要是由555定时器构成的可重复单稳触发器和继电器组成。如图所示，水泵B1、B2分别由相应的可重复单稳触发器和继电器控制，其工作原理相同。共工作原理如下分析：当SS1时，S1、S2输出都为高电平，分别经过反相器U4、U5后，都变为低电平，然后分别作为触发器1和触发器2的输入信号，由555定时器构成的可重复单稳触发器可知，低电平信号由2端口输入，输出3端口为高电平，且此时接在输出端口的红绿发光二级管都亮，高电平信号经BJT共射极放大电路放大电流后，驱动继电器工作，启动水泵，水泵B1、B2同时放水；当S1SS2时，S1输出低电平，S2输出为高电平，经过反相器 U4、U5后，S1输出高电平，S2输出为低电平, 触发器1、