文档介绍：目录:
目录……………………………………1
摘要……………………………………2
设计方案及设计原理…………………2
电路总图……………………………8
元器件清单……………………………9
总结………………………………10
参考文献……………………………11
附录……………………………11
摘要
水塔水位自动控制器主要用途是配合水泵,根据水塔水位高低的变化来启动及停止。适用于工农业及民用自动供水。
本电路包括水位检测电路,水位范围测量电路,水泵开关电路,显示电路和电源电路5部分。水位测量电路的功能是利用水的导电性检测水位的变化,水位范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水位范围的确定,应根据水井涌水量来调节中水位探头及高水位探头之间的距离,应调节在水塔水满后,而水泵不应离水工作为宜,同时利用迟滞比较器的迟滞特性避免跳闸现象。水泵开关电路的功能是完成控制电路和水泵是否工作,显示电路的功能是显示水泵是否在工作。电源电路则为以上电路提供直流电源。
本控制器适用于家庭住宅、学校、工厂、宾馆、办公、楼宇的自来水水塔(水池)式增压供水与江河井水控制,以及供水、消防、轻工、印染、化纤、造纸、化工、食品、饮料、酿造、制糖、养殖、工矿、农业、水处理等行业的给排水和其它生产用液体供给排放自动化控制或上、下限位报警。
第三章设计方案及设计原理:
第一节综合图:
显示电路
水泵开关电路
水位范围测量电路
水位检测电路
电源电路
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Vs,利用迟滞比较器的特性,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。
第二节主要单元电路设计:
一水位测量电路和水位范围测量电路
如图中左边电路所示,水位检测电路主要由电阻R9(R9=10K)和定电阻R14组成,水位处于不同的位置时对应的Vs不同,水位低于S1时,VCC经R9和R14的电路短路,此时Vs=VCC=12V,水位高于S1低于S2时,Vs=R14*VCC/(R9+R14)=6V,水位高于S2时,R14被短路,此时Vs=0。
通过调节水井中两探针位置来实现水位范围的控制。水位测量电路如图中右边所示,它由两部分组成:
,R2和稳压管D1、D2构成的参考电压产生电路:
。
参考电压产生电路产生两个稳定的电压,分别代表水位范围的上限值S2和下限值S1。由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入,为了防止出现输出电流不稳导致参考电源不稳定的情况,电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。其中稳压管的稳定电压均为+8V,而输出
Vref1=+8V
Vref2=12V-8V=4V
水位范围测量电路的功能有两个:
确定实际水位和水位控制范围的大小关系;
防止出现跳闸现象。
首先,Vref1和Vref2分别输入到运算放大器的同相输入端,而Vs则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。当水位低于S1时,Vs=13V>Vp2=4V,V1和V2输出都为高电平;当水位高于S1低于S2时,Vp2(4V)<Vs(6V)<Vp1(8V),V1输出为高电平,V2输出为低电平;当水位高于S2时,Vs(0V)<Vp1(8V),V1和V2输出都为高电平。由于Vs、Vref1和Vref2分别代表S、S2和S1,实际水位和水位控制范围的大小关系就确定了。
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。迟滞比较器U1的特性表达式为
V1t+=Vp1=R5*Vref1/(R3+R5)+R3*V1/(R3+R5)=
V1t-=Vp1=R8*Vref2/(R3+R5)+0=
由上式可得到回差范围△Vt=V1t+ -V1t-=,,从而就可以防止跳闸现象的出现。同理迟滞比较器U2的特性表达式为
V2t+=Vp2=R8*Vref2/(R7+R8)+R7*V2/(R7+R8)=
V2t-=Vp2=R8*Vref2/(R7+R8)+0=
由上式可求的迟滞比较器U2的V2t+ - V2t-之差(-)。
二水泵开关电路和显示电路
如图中左边电路所示,水泵开关电路是由三极管和继电器电路构成的。电路的输入即为图中电路的输出,当S<S1时,V1和V2输出都为低电平,Q1,Q2截止;当S1<S<S2时,V1输出为高电平,V2输出为低电平;当S>S2
时,输出都为高电平,Q1,Q2导通。
电路中的开关采用继电器电路。而一般运算放大器的输出电流无法驱动继电器,因此需要加入由三极