簡(jiǎn)易水塔水位控制電路課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　中文摘要</b></p><p><b>　　1. 概括</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)理念2</p><p>　　1.2 方案的選取2</p><p>　　1

2、.2.1 電源2</p><p>　　1.2.2 控制電路2</p><p>　　1.2.3 水泵的驅(qū)動(dòng)3</p><p>　　2. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 方案總構(gòu)架4</p><p>　　2.1.1 方案設(shè)計(jì)流程圖4</p><p>　　2.1.2 方案設(shè)計(jì)概

3、述5</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)原理5</p><p>　　2.2.1 電源電路5</p><p>　　2.2.2 測(cè)量及檢測(cè)電路7</p><p>　　2.2.3水位范圍測(cè)量電路的功能實(shí)現(xiàn)8</p><p>　　2.2.4 模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換9</p><p>　　2.2.

4、5邏輯電路對(duì)電路狀態(tài)顯示的控制9</p><p>　　2.2.6電動(dòng)機(jī)控制電路10</p><p>　　2.3可行性分析11</p><p>　　3. 器件清單及說(shuō)明12</p><p>　　3.1 元件清單12</p><p>　　3.2 元器件12</p><p>　　3.2.1

5、水壓傳感器12</p><p>　　3.2.2比較器12</p><p>　　3.2.3 穩(wěn)壓管13</p><p>　　3.2.4 反相器14</p><p>　　3.2.5 CC400115</p><p>　　3.2.6 電磁繼電器15</p><p>　　3.2.7 變壓器

6、16</p><p><b>　　致謝18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　附錄20</b></p><p>　　簡(jiǎn)易水塔水位控制電路</p><p><b>　　摘 要</b

7、></p><p>　　該方案電源電路采用電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換成直流12V電壓。穩(wěn)壓電路由三端穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)，用它來(lái)組成穩(wěn)壓電源只需很少的外圍元件，電路非常簡(jiǎn)單，且安全可靠。水位測(cè)量和水位監(jiān)測(cè)電路主要由電阻型水壓傳感器和遲滯比較器組成。電阻型水壓傳感器是最典型也是最簡(jiǎn)單的一種壓力傳感器。遲滯比較器不僅可以測(cè)量水位的范圍，還可以防止跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)。水泵

8、開(kāi)關(guān)電路和顯示電路主要由電流放大電路和繼電器組成。繼電器可以提供水泵所需要的交流電，而電流放大電路是由三極管組成，是一種比較典型的和簡(jiǎn)單的電路。用發(fā)光二極管的顯示來(lái)檢測(cè)水位狀態(tài)和水泵的狀態(tài)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 水壓傳感器、比較器、繼電器</p><p><b>　　1. 概括</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)

9、理念</b></p><p>　　我國(guó)的供水自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展已初有成效。供水自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括水廠自動(dòng)化和供水管網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化兩個(gè)方面。由水工業(yè)的社會(huì)性所決定，水工業(yè)的學(xué)科體系由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的學(xué)科組成。包括水質(zhì)與水處理枝術(shù)、水工業(yè)工程技術(shù)、水處理基礎(chǔ)科學(xué)、水社會(huì)科學(xué)、水工業(yè)設(shè)備制造枝術(shù)等。它們共同支撐著水工業(yè)的工業(yè)體系。而在這些學(xué)科中水質(zhì)與水處理技木和水工業(yè)工程技術(shù)是水工業(yè)學(xué)科體系中的主導(dǎo)學(xué)科。近幾十年來(lái)

10、，自動(dòng)控制技術(shù)迅猛發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防建設(shè)和航空、航天事業(yè)等領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。自動(dòng)控制技術(shù)至今己滲透到各種科學(xué)領(lǐng)域，成為促進(jìn)當(dāng)今生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。比如在生活方面的溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、自動(dòng)洗衣機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)電梯、空氣調(diào)節(jié)器、電冰箱、自動(dòng)路燈、自動(dòng)門、保安系統(tǒng)等。在工業(yè)方面主要分為兩大類。一類是氣體、水位、粉體、石油化工制藥、輕工食品、建材等行業(yè)。需要對(duì)溫度、壓力、物位、流量

11、、成分等參數(shù)進(jìn)行控制。另一類是對(duì)己成型材料的進(jìn)一步加工或者對(duì)多種己成型材料的裝配，主要控制位移、速度、角度等參數(shù)這些都需要應(yīng)用自動(dòng)控制學(xué)科的知識(shí)。 水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供</p><p><b>　　1.2 方案的選取</b></p><p><b>　　1.2.1 電源</b></p><p>　　我

12、們知道控制電路以低功耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單為最安全，這即方便我們的設(shè)計(jì)也使的在維修和安裝的過(guò)程中更加安全和可靠，因此此次設(shè)計(jì)中我采用220V整流電路，把生活中的220V交流電整流為12v安全電源。</p><p>　　1.2.2 控制電路</p><p>　　任務(wù)書中對(duì)設(shè)計(jì)有如下要求</p><p>　?。?）. 要求電路能夠通過(guò)控制兩個(gè)水泵實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制。假定水位范圍是S

13、1～S2（S1＜S2），S為實(shí)際水位。當(dāng)S＜S1時(shí)，兩個(gè)水泵都放水；當(dāng)S1＜S＜S2時(shí)，僅一個(gè)水泵放水；當(dāng)S＞S2時(shí)，兩個(gè)水泵都關(guān)閉。</p><p>　?。?）. 要求電路在S1、S2處不能出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即水泵不能在短時(shí)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）. 要求電路能夠顯示出水泵的狀態(tài)。</p><p>　?。?）. 要求電路能夠手動(dòng)

14、調(diào)節(jié)水位控制的范圍。</p><p>　　從要求中可以看出我們需要把水位的變化轉(zhuǎn)化為我們能測(cè)得的電壓，電流或者電阻的變化，通過(guò)他們的比例關(guān)系，確定水位的變化量，在此我選擇電壓的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的改變。由于電阻有分壓的作用因此我選擇改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變電壓值從而改變水位的測(cè)試范圍。在這我們需要把電壓的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，電壓比較器LM393可以達(dá)到所需要的效果。顯示部分我選用LED燈的亮和暗來(lái)顯示現(xiàn)在的工作狀

15、態(tài)，通過(guò)一定的邏輯關(guān)系我們可以達(dá)到這個(gè)效果，所以邏輯電路是必不可少的。</p><p>　　1.2.3 水泵的驅(qū)動(dòng)</p><p>　　水泵的工作電壓為220V交流電，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要考慮安全用電的問(wèn)題，我們選擇了通過(guò)NPN三級(jí)管來(lái)驅(qū)動(dòng)電路，繼電器起到安全開(kāi)關(guān)的作用。NPN三級(jí)管可以對(duì)電流進(jìn)行有效的放大使得電路足以驅(qū)動(dòng)水泵正常工作，繼電器通過(guò)較低電壓控制水泵的開(kāi)關(guān)，使的使用起來(lái)更加安全。

16、</p><p><b>　　2. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 方案總構(gòu)架</b></p><p>　　2.1.1 方案設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖2.1方案設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　2.1.2 方案設(shè)計(jì)概述</p>&

17、lt;p>　　每部分電路都有其相應(yīng)功能：首先有水位檢測(cè)電路產(chǎn)生整個(gè)電路的輸入信號(hào)，該信號(hào)傳至水位范圍測(cè)量電路，輸出其他電路的控制信號(hào)，控制其他電路工作（控制水位顯示的二極管和水泵的開(kāi)關(guān)）。電機(jī)控制電路部分接收到有信號(hào)處理電路輸出的有效控制信號(hào)后正常工作驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)抽水，使水位上升，而水位的變化有直接關(guān)系到信號(hào)的產(chǎn)生，因此有個(gè)循環(huán)的過(guò)程，即使水位保持在一定范圍內(nèi)：水位顯示電路接收到有效信號(hào)后驅(qū)動(dòng)顯示器工作，使其顯示該時(shí)刻的水位；由“

18、信號(hào)產(chǎn)生→信號(hào)處理→電機(jī)控制→電機(jī)→信號(hào)產(chǎn)生”這個(gè)循環(huán)就能使水塔具有自動(dòng)控制水位的能力。</p><p>　　方案設(shè)計(jì)流程圖，它由電源電路，水位監(jiān)測(cè)電路，水位范圍測(cè)量電路，邏輯開(kāi)關(guān)電路，水泵開(kāi)關(guān)電路，顯示電路，各部分有著不同的功能。</p><p>　　水位監(jiān)測(cè)電路：壓敏電阻阻值的變化影響電壓的分配，可以得出水位的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的監(jiān)測(cè)。</p><p>　　水

19、位范圍監(jiān)測(cè)電路：利用比較器原理實(shí)現(xiàn)水位范圍的確定，同時(shí)利用遲滯比較器的遲滯性來(lái)避免跳閘現(xiàn)象。</p><p>　　邏輯電路：由比較器的輸出高低電平來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈和水泵的控制。</p><p>　　水泵開(kāi)關(guān)電路：實(shí)現(xiàn)水泵安全開(kāi)合。</p><p>　　顯示電路：對(duì)此時(shí)的水泵工作狀態(tài)進(jìn)行顯示。</p><p>　　電源電路;為上述說(shuō)有電路提供電

20、源。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.2.1 電源電路</p><p>　　電源電路的原理圖如圖2.1所示。電路直接從電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換成+12V的直流電壓。電路中變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，電源變壓器將交流電網(wǎng)電壓220V變?yōu)楹线m的交流電

21、壓13V。整流電路采用二極管橋式整流電路，整流電路將交流電壓13V變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓13V。C1、C2、C3和C4完成濾波功能，D7起到保護(hù)電路的作用，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，用它來(lái)組成穩(wěn)定電源只需很少的外圍元件，電路非常簡(jiǎn)單，且安全可靠。穩(wěn)壓電路清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓12V的穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖2.2電源電路</b></p>

22、<p>　　直流穩(wěn)壓電源包括變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓電路組成。其框圖如下：</p><p>　　圖2.3直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓過(guò)程</p><p>　?。?） 整流電路：交流電壓轉(zhuǎn)變成單向脈動(dòng)直流電</p><p><b>　　a、半波整流</b></p><p>　　U0===U2=0.45*U2</p>

23、;<p><b>　　b、橋式整流</b></p><p>　　然而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中我選用單相橋式整流電路。</p><p>　　在調(diào)整管部分，既可以采用單管調(diào)整也可以采用復(fù)合管調(diào)整，但在此設(shè)計(jì)中要求額定電流lm≤2

24、00mA，因此在此設(shè)計(jì)中我選用單管做調(diào)整管。</p><p><b>　?。?）濾波電路：</b></p><p>　　經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，必須通過(guò)濾波電路將交流分量濾掉。盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平滑的直流分量。</p><p>　　可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容與負(fù)載并聯(lián)，或

25、將電感與負(fù)載串聯(lián)就能起來(lái)濾波作用。</p><p><b>　?。?）穩(wěn)壓電路：</b></p><p>　　由于濾波后的直流電壓受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流變化的影響（T的影響）很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負(fù)載一直加上穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進(jìn)一步穩(wěn)定。</p><p>　　2.2.2 測(cè)量及檢測(cè)電路</p&g

26、t;<p>　　如圖2.2所示，水位監(jiān)測(cè)電路由可變電阻R1﹑R2和兩個(gè)電阻型水壓傳感器構(gòu)成。電阻型水壓傳感器是最簡(jiǎn)單也最典型的一種水壓傳感器，它的工作原理是通過(guò)阻抗的變化來(lái)表示水壓的變化，同時(shí)將水壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)Vs，即Vs代表了實(shí)際水位S。本電路采用的電阻型水壓傳感器型號(hào)為PT500-501，是水壓傳感器，即傳感器的阻抗隨水壓的增加而增加。可變電阻R1和R2的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，就可以調(diào)節(jié)VA和VB的范圍，也

27、就可以調(diào)節(jié)水位控制范圍。</p><p>　　水位范圍測(cè)量電路由兩部分構(gòu)成：第一部分是由電阻R11和穩(wěn)壓管D10構(gòu)成的參考電壓產(chǎn)生電路；第二部分是由遲滯比較器構(gòu)成的水位范圍測(cè)量電路。</p><p>　　參考電源產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電壓，由于參考電源產(chǎn)生電路輸出端介入比較器的輸入，為了防止出現(xiàn)輸出電流導(dǎo)致參考電源不穩(wěn)定的情況，電路采用電阻和穩(wěn)壓管相結(jié)合的方式構(gòu)成。其中穩(wěn)壓管D10

28、的穩(wěn)定電壓均為+6v，輸出VREF=+6V。</p><p><b>　　圖2.4控制電路</b></p><p>　　2.2.3水位范圍測(cè)量電路的功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　水位范圍測(cè)量電路是確定實(shí)際水位和水位控制范圍的大小關(guān)系,通過(guò)計(jì)算我們可以初步確定水位改變對(duì)電壓VA，VB的影響。</p><p>　　RA為水壓

29、傳感器A的阻值，RB為水壓傳感器B的阻值，R1，R2,為滑動(dòng)變阻器，K為壓力的改變對(duì)電阻影響的系數(shù),P為傳感器所受的壓強(qiáng)，p為水的密度，g為重力加速度，h為水位高度。</p><p>　　VA = R1x12/(R1+R2) (1.1)</p><p>　　當(dāng)電壓值剛好到達(dá)閥值電壓6V時(shí)由公式（1.1）則</p><p>　　1/(1+(RA/R1)) =

30、 0.5 (1.2)</p><p>　　即 RA = R1 (1.3)</p><p>　　由水位與電壓的關(guān)系： P = pgh (1.4)</p><p>　　R1 = K*F (1.5)</p><p>　　R1 = K*P/S

31、 (1.6)</p><p>　　則可推出R1 = Kpgh/S (1.7)</p><p>　　由式(1.7)即電阻值RA與水位高度近似成正比例關(guān)系，則調(diào)節(jié)R1的值即可改變水位的范圍，R2與R1原理相同</p><p>　　由S1<S2則可知道只有保持R2>R1，即可從大致的滑動(dòng)變阻器阻值大小判斷水位范圍為的大小。</

32、p><p>　　2.2.4 模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換</p><p>　　首先，VREF輸入到兩個(gè)運(yùn)算放大器的同相輸入端，而VA和VB則同時(shí)分別輸入到這兩個(gè)運(yùn)算放大器的正相輸入端。這樣，當(dāng)VA<VREF時(shí)，OUTA輸出是低電平；當(dāng)VA>VREF時(shí)，OUTA輸出為高電平；當(dāng)VB<VREF時(shí)，OUTB輸出為低電平；當(dāng)VB>VREF時(shí)，OUTB輸出為高電平。由于VA、VB、VRE

33、F分別代表S1、S2和S，實(shí)際水位和水位控制范圍的大小關(guān)系就確定了。</p><p>　　可知當(dāng)水位是低水位，即水位在范圍之下時(shí)(s<s1)，A，B(兩個(gè)比較器)都輸出低電平（0 0），當(dāng)水位在范圍之內(nèi)時(shí)(s1<s<s2)，B輸出高電平（0），A輸出低電平（1）即AB(1 0)。當(dāng)水位在范圍之上（s>s2）,都輸出高電平（1 1）。</p><p>　　表 2.5比

34、較器真值表</p><p>　　數(shù)據(jù)來(lái)源：姚福安《電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐》山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月</p><p>　　2.2.5邏輯電路對(duì)電路狀態(tài)顯示的控制</p><p>　　如表2.6用三個(gè)發(fā)光二極管表示水位的狀態(tài)。由電路輸出可列出二極管驅(qū)動(dòng)真值表</p><p>　　A為水位低端，B為水位高端，A’為控制電機(jī)的邏輯值，為1則電

35、機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；B’為控制電機(jī)的邏輯值，為1則電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；LED燈邏輯值為1則點(diǎn)亮。</p><p>　　此電路選用CC4001，其中由四個(gè)兩輸入或非門組成，完全能實(shí)現(xiàn)所需要功能。</p><p><b>　　注： </b></p><p>　　表 2.6發(fā)光二極管表示水位</p><p>　　數(shù)據(jù)來(lái)源：何小艇《電子系統(tǒng)設(shè)

36、計(jì)》 </p><p>　　2.2.6電動(dòng)機(jī)控制電路</p><p>　　圖 2.7水泵開(kāi)關(guān)電路</p><p>　　水泵開(kāi)關(guān)電路是由三極管電路和繼電器電路構(gòu)成的。電路的輸入即為圖2.5電路中的輸出，即當(dāng)VA< VREF且VB< VREF時(shí)，A’和B’輸出都為高電平,電機(jī)1,2工作；當(dāng)VA< VREF而VREF<VB時(shí)，A’輸出為

37、低電平，B’而輸出為高電平，電機(jī)1停止，2工作；當(dāng)VA> VREF且VB> VREF時(shí)，A’和B’輸出都為低電平，電機(jī)1,2停止。如表2.6所示</p><p>　　表 2.8電機(jī)工作 注：</p><p>　　數(shù)據(jù)來(lái)源：何小艇《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 </p><p>　　由于水泵中通過(guò)的都是大電流，產(chǎn)生大功率，而直流

38、電源無(wú)法提供大電流和大功率，因此水泵需要交流供電，這樣一來(lái)，電路中的開(kāi)關(guān)必須采用繼電器電路。而一般運(yùn)算放大器的輸出電流無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器，因此需要加入電流放大電路。由三極管電路構(gòu)成的電流放大電路是一種比較典型的和簡(jiǎn)單的電路。其中R3和R4為限流電阻，防止輸入電流過(guò)大燒毀三極管。三極管接為共集電極電路，當(dāng)輸入電壓為高電平時(shí)，三機(jī)管導(dǎo)通飽和，可以將輸入電流放大β倍；當(dāng)輸入電壓為低電平時(shí)，三極管截止，無(wú)電流通過(guò)。繼電器連接三極管的發(fā)射極，當(dāng)有電流

39、驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)吸合，對(duì)應(yīng)的水泵通電；當(dāng)無(wú)電流啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，對(duì)應(yīng)的水泵不通電，同時(shí)在繼電器兩端并聯(lián)入二極管進(jìn)行保護(hù)。</p><p>　　顯示電路由發(fā)光二極管構(gòu)成。通過(guò)發(fā)光二極管亮滅來(lái)表示水泵是否通電，同時(shí)由于繼電器的驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大，需要加入限流電阻。</p><p><b>　　2.3可行性分析</b></p><p>　　此方案采用純硬件電路

40、設(shè)計(jì)，避免了軟件程序設(shè)計(jì)中的不穩(wěn)定因素，提高了實(shí)際運(yùn)用中的可靠性。同時(shí)，對(duì)于不同類型的液體，此系統(tǒng)均有良好的兼容性。當(dāng)水塔中液體改變時(shí)，只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個(gè)數(shù)量級(jí)上就可以很方便的實(shí)現(xiàn)此液體的水位控制操作。試驗(yàn)證明，此水塔水位控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水塔水位的精確控制，而且，此系統(tǒng)更具有工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際性。</p><p>　　3. 器件清單及說(shuō)明</p><p><

41、b>　　3.1 元件清單</b></p><p><b>　　表 3.1元件清單</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)來(lái)源：自己設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.2 元器件</b></p><p>　　3.2.1水壓傳感器</p>

42、<p>　　本電路采用的電阻型水壓傳感器型號(hào)為PT500-501，是水壓傳感器，即傳感器的阻抗隨水壓的增加而增加。如圖：</p><p>　　圖3.2 PT500-501傳感器</p><p><b>　　產(chǎn)品基本特性：</b></p><p>　　PT500-500系列壓力變送器采用高精度高穩(wěn)定性電阻應(yīng)變計(jì)/擴(kuò)散硅晶體/陶瓷晶體等

43、做為變送器的感壓芯片，選進(jìn)的貼片工藝，配套帶有零點(diǎn)、滿量程補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)母呔群透叻€(wěn)定性放大集成電路，將被測(cè)量介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成4～20mA、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC等標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用全封焊結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)品的抗沖擊能力、過(guò)載能力、產(chǎn)品密封性等性能有了較大提高，產(chǎn)品最高壓力可達(dá)150MPa。產(chǎn)品過(guò)程連接部分和電氣連接部分有多種方式，能夠最大限度的滿足用戶的需求。</p><p>&l

44、t;b>　　3.2.2比較器</b></p><p>　　集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸入電阻的多級(jí)直接耦合放大電路，它的種類很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，如下圖3.3表示集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成的原理框圖。</p><p>　　在監(jiān)測(cè)電路中，使用了一個(gè)二運(yùn)放集成電路LM393，將它作為一個(gè)電壓比較器，輸出高電平和低電平的電信號(hào)。</p

45、><p>　　圖3.3集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成的原理框圖 </p><p>　　偏置電路是為個(gè)級(jí)提供合適的工作電流。其代表符號(hào)和輸入輸出傳輸特性如3.4圖所示。 </p><p><b>　　3</b></p><p>　　圖3.4輸入輸出傳輸特性、引腳功能圖</p><p><b>　　3

46、.2.3 穩(wěn)壓管</b></p><p><b>　　5</b></p><p>　　圖3.5穩(wěn)壓管伏安特性及符號(hào)</p><p>　　穩(wěn)壓器二極管也叫齊納二極管，穩(wěn)壓原理：給穩(wěn)壓二極管施加反向電壓并使其值增大，當(dāng)反向電壓之值達(dá)到穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓時(shí)，其正常雪崩擊穿，若在此情況下，一定范圍內(nèi)改變電源電壓的波動(dòng)或改變負(fù)載電流的大小，

47、齊納電流IZ和動(dòng)態(tài)電阻隨之而改變，然而，齊納電壓UZ卻穩(wěn)定不變。穩(wěn)壓二極管串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓VREF，其中穩(wěn)壓二極管選用1N4735，其穩(wěn)定電壓為6.2V，限流電阻R13選用1K。穩(wěn)壓二極管1N4735的重要參數(shù)：</p><p>　　穩(wěn)定電壓Uz Uz就是PN結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。對(duì)于同一型號(hào)的穩(wěn)壓管來(lái)說(shuō)，穩(wěn)壓值有一定的離散性。</p><p&g

48、t;　　(2)穩(wěn)定電流Iz 穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流值。它通常有一定的范圍，即Izmin——Izmax。</p><p>　　(3)動(dòng)態(tài)電阻rz 它是穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值，如上圖所示，即這個(gè)數(shù)值隨工作電流的不同而改變。通常工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好。</p><p><b>　　3.2.4 反相器</b></p><p&g

49、t;　　圖3.6所示即為用反相器對(duì)信號(hào)處理的原理圖</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)中只起到非門作用。</p><p>　　3.2.5 CC4001</p><p>　　CC4001是2輸入正向或非門CC4001或非門。為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供了直接的或非功能，補(bǔ)充了已有COS/MOS門系列，所有輸人和輸出經(jīng)過(guò)緩沖，改善了輸人/輸出傳輸特性，使得由于負(fù)載容量的增加

50、而引起的傳輸時(shí)間的變化維待到最小。CC4001提供了14引線多層陶瓷雙列直插（D）熔封陶瓷雙列直插（J）塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C） 4種封裝形式。</p><p>　　引出腳功能符號(hào):A B 數(shù)據(jù)輸入端Vdd 正電源  </p><p>　　Y 數(shù)據(jù)輸出端 Vss 地</p><p>　　CC4001的引

51、腳圖</p><p>　　是常用的2輸入四或非門集成電路如圖3.7所示</p><p>　　邏輯表達(dá)式: 圖3.7 引腳圖、常用的2輸入四或非門集成電路</p><p>　　3.2.6 電磁繼電器(Electromagnetic relay)</p><p>　　繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱

52、輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p>　　電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的

53、吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。</p><p>　　圖 3.8電磁繼電器</p><p><b>　　3.2.7 變壓

54、器</b></p><p>　　變壓器是電子電路，用來(lái)升壓降壓的電力變壓器，變壓器的原理是電磁感應(yīng)技術(shù),變壓器有兩個(gè)分別獨(dú)立的共用一個(gè)鐵芯的線圈。電流的方向和大小隨時(shí)間變化的,變壓器初級(jí)通上交流電時(shí),變壓器的鐵芯中產(chǎn)生了交變的磁場(chǎng)（其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈），在次級(jí)就感應(yīng)出頻率相同的交流電壓.變壓器的初次級(jí)線圈的匝數(shù)比等于電壓比。變壓器只能改變交流電壓,不能改變直流電壓,因?yàn)橹?/p>

55、流電流是不會(huì)變化的,電流通過(guò)變壓器不會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，所以次級(jí)線圈只能在直接接通的一瞬間產(chǎn)生一個(gè)瞬間電流和電壓。</p><p><b>　　變壓器的主要參數(shù)：</b></p><p><b>　　電壓比</b></p><p>　　n=U1/U2=N1/N2 （3-1）</p&g

56、t;<p><b>　　效 率 </b></p><p>　　η=P2/P1*100% （3-2）</p><p><b>　　額定功率 P</b></p><p>　　橋式整流電路由四個(gè)二極管組成，如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9

57、橋式整流電路</p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　U2正半周時(shí):D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止</p><p>　　U2負(fù)半周時(shí)：D2、D4導(dǎo)通， D1、D3截止</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p><b>

58、;　　輸出電壓平均值： </b></p><p>　　UL=0.9U2 （3-3）</p><p><b>　　輸出電流平均值:</b></p><p>　　IL=UL/RL =0.9U2/ RL （3-4）</p>

59、<p>　　流過(guò)二極管的平均電流： </p><p>　　ID=IL/2 （3-5）</p><p>　　二極管承受的最大反向電壓：25V–1000V</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　很高興能夠順利完成本次設(shè)計(jì)，通過(guò)

60、這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多。</p><p>　　很感謝學(xué)校和老師給予我們這次動(dòng)手自我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，多謝老師在平時(shí)的數(shù)電教課中的教導(dǎo)，數(shù)電老師的教導(dǎo)使我學(xué)會(huì)了很多有用的東西，這也是這次我能夠順利完成課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)的初期，我對(duì)本本課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的分析，初步確定和畫出了這個(gè)課程設(shè)計(jì)需要用到的邏輯關(guān)系，通過(guò)翻閱老師提供的資料和自己在課本中以及網(wǎng)上下載的資料使得自

61、己對(duì)本設(shè)計(jì)有了更深一步的了解，也明確了設(shè)計(jì)的方向和思路。很感謝本組的同學(xué)，經(jīng)過(guò)大家的討論集思廣益，對(duì)于設(shè)計(jì)中的一些細(xì)節(jié)和自己的不足做出了一定的修改使得設(shè)計(jì)更加完善。最終經(jīng)過(guò)不斷的努力完成了從制圖到原理分析以及最后課程設(shè)計(jì)的完成。</p><p>　　通過(guò)本周的課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到課堂知識(shí)的重要性，我們平時(shí)會(huì)學(xué)到很多有用的知識(shí)，這些理念和知識(shí)都是我們生活中能夠看到和用到的，也有些知識(shí)暫時(shí)用不到，就像我們的數(shù)電一樣我們

62、沒(méi)有見(jiàn)過(guò)大部分的元器件但是只要我們把基礎(chǔ)知識(shí)掌握的牢固了，真正到用的時(shí)候也就手到擒來(lái)了。當(dāng)然實(shí)踐永遠(yuǎn)是必不可少的，只有真正的用過(guò)了我們才能更深刻的理解和消化他。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中我們突出的問(wèn)題是很多原理掌握不牢，真正到用的時(shí)候總是要不停的翻書和查閱資料，當(dāng)然這也是我們不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程。在此之前我已經(jīng)能過(guò)熟練使用畫圖軟件，并且順利的找到了要用到的元器件，但是我們的設(shè)計(jì)方案是不是最優(yōu)的，設(shè)計(jì)思路有沒(méi)

63、有更加新穎的，值得我們進(jìn)一步去努力。任何產(chǎn)品都要以實(shí)際說(shuō)話，是否符合真正的生活需要。也希望自己在以后的學(xué)習(xí)生活中多進(jìn)行嘗試，任何事物都不是一成不變的，設(shè)計(jì)也是如此。</p><p>　　雖然這次課程設(shè)計(jì)將要結(jié)束了，但是我的學(xué)習(xí)和工作并沒(méi)有結(jié)束，我會(huì)更加努力的提高自己，做出更多實(shí)用安全的產(chǎn)品。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

64、p>　　1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月</p><p>　　2．姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月</p><p>　　3．王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月</p><p>　　4．李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月</p>&l

65、t;p>　　5．康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003</p><p>　　6. 陸應(yīng)華，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程，國(guó)防工業(yè)出版社，2011年3月</p><p>　　7．周寶善，經(jīng)典電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐DIY，人民郵電出版社，2008年8月</p><p>　　8 胡壽松. 自動(dòng)控制原理.第四版.北京：科學(xué)出版社，2001年</p><p>

66、　　9 劉豹, 現(xiàn)代控制理論.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年</p><p>　　10 楊欣， 電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始，清華大學(xué)出版社，2005年</p><p>　　11 崔瑞雪，電子技術(shù)動(dòng)手實(shí)踐，北京航天航空大學(xué)出版社，2007年</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)

67、的總體電路圖如下所示。</p><p>　　如圖（3-10）： 本次設(shè)計(jì)總設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題目 簡(jiǎn)易水塔水位控制電路 </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：</p><p><b>　　主要內(nèi)容<

68、;/b></p><p>　　1．閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。</p><p>　　2．學(xué)習(xí)電子制圖軟件的使用。</p><p>　　3．學(xué)會(huì)整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。</p><p>　　4．學(xué)習(xí)如何查找器件手冊(cè)及相關(guān)參數(shù)。</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><

69、p>　　要求電路能夠通過(guò)控制兩個(gè)水泵實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制。假定水位范圍是S1~S2（S1<S2），S為實(shí)際水位。 當(dāng)S<S1時(shí)，兩個(gè)水泵都放水； 當(dāng)S1<S<S2時(shí)，僅一個(gè)水泵放水；當(dāng)S>S2時(shí)，兩個(gè)水泵都關(guān)閉。</p><p>　　要求電路在S1、S2處不能出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即水泵不能在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)在放水和關(guān)閉的狀態(tài)之間切換。</p><p>　　要求電路能夠

70、顯示出水泵的狀態(tài)。</p><p>　　要求電路能夠手動(dòng)調(diào)節(jié)水位控制的范圍。</p><p><b>　　主要參考資料</b></p><p>　　1．何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2010年8月</p><p>　　2．姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月</p>&l