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1、河南科技学院机电学院电子课程设计报告题目：水位自动控制电路专业班级：电气工程及其自动化061 姓 名：王纪峰时 间：2008.06.14 2008.06.27指导教师： 宋长源苗青林田熙燕完成日期： 2008 年06 月 27 日水位控制电路的任务书设计一个水塔或锅炉水位控制电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）能够确定具体水位，当水位正确时，电路给予提示。（2）当水位低时，启动水泵自动加水，达到高水位时停止水泵。（3）当达到警戒水位（高水位或低水位）时，电路能够自动报警提示。（4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。2设计内容（1）画出电路原理图；（2
2、）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH 文件生成与打印输出。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录1 引言 12 总体设计方案 12.1 设计思路 12.2 总体设计框图 23 设计原理分析 23.1 水位控制 2 32 水位指示电路 34 所用元器件及参数 4 41 水位控制电路所用元器件及参数 44.2 水位指示电路所用元器件及参数 45 总结与体会 4 参考文献 5 附录 电路原理图 6水位控制电路摘要：该电路有水位指示部分和控制部分电路组成，该水位指示部分能提供水位指示，而 且在水满时能发出报警
3、声。控制系统有555 时基集成电路与适当元件组合，形成脉冲产生与 整形电路，控制水位高低。关键词：水位控制，水位显示，报警装置。1、引言随着社会的发展一些大型工厂的锅炉水位，特别是农村住宅楼房生活用水水 箱的水位的控制现在大都未能实现自动控制，水位的高低通常有水电管理人员进 行控管，非常麻烦，而且常出现断水和水位过高产生的溢水事故。这给工厂和居 民的生活带来了极大的不便，同时也造成了不必要的水资源的浪费。为了解决此问题以及进一步掌握我们课程所学的理论知识，了解电路设计的 基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。培养认真严谨的工作作风和实事求 是的工作态度。进行了这次的控制电路的设计。2、总体设
4、计方案2.1设计思路本次设计科目我选的是水位控制，在阅读完目的和要求后，我就通过上网和 在图书馆查阅资料，使的我对这个科目有了一个详细的了解，然后开始设计整体 的框图来实现。通过查阅资料我把他们分成两部分水位控制和水位显示，其中水 控制有水位水位控制电路和电动机两部分，水位控制的实现是在有水位控制电路 感测到水的信号之后，传输到电动机，然后电动机驱动水泵的开与关来完成水位 底是水泵的自动加水和水位过高以及水位过低的报警功能。水位显示也是水位显 示电路和报警装置有两部分组成的其中的水位显示能随时采集水位的高度并通 过发光的二极管来观测到，而且水位显示也是和报警直接相联系的，当水位到达 警戒的水位
5、时，显示电路回把信号传输到报警器，从而使报警器鸣笛来提示。与 此同时水位控制电路也会把信号传输到电动机那里以实现水泵的开与关。接下来 我就开始为实现各个部分的功能而查找最优器件，以便使我的设计能经济和适应 市场，大体设计就是这样。2.2 总体设计框图如图1 所示图 1 图总体设计框3 设计原理分析3.1 水位控制原理水位控制以及指示如下图所示，左半部分是采用的 555时基电路组成的电路 图，电路中555时基集成电路器（IC1）构成施密特触发器完成整个的水位控制 功能。有半部分是有集成电路CD4066构成的的水位指示及报警系统。图中的A、 B、C是三个点极检测点。当水位高于水位线A时，水泵停机，
6、停止给水池加水； 水位低于水位线B时，水泵工作，给水池加水。C电极是最低水位检测点，它连 接于电源VDD,当水位低于水位线B时，C与B点不导通，导致IC1的2、6 脚电位为零，555时基集成电路3脚出高点平，VT1导通，继电器吸合，水泵给 水池加水。当水位到达B点时，由于C、B两点在水的作用下被短路，使IC1的2、6 脚电位大于1/3VDD，而小于2/3VDD，等于1/2VDD。此时，IC1输出端3脚维 持高电平不变，水泵继续给水池加水。当水位到达A点时,C、B、A三点被短路，使IC1的2、6脚电位等于4/5VDD， 大于2/3VDD，IC1的3脚输出低电平，VT1截止，继电器断开，水泵停止给
7、水 池加水。同理，当水位下降，但还高于B点，此时IC1的2、6脚电位等于1/2VDD， 大于1/3VDD，水泵仍然停止工作，只有水位低于B点时，此时IC1的2、6脚电位等于0V，小于1/3VDD，定时器才输出高电平，VT1导通，继电器吸合， 水泵开始向水池加水。如此循环往复使水池中的水位保持在B、A之间。如图2 所示图2 水位控制图100KIC20.01y3.2 水位指示电路原理水位指示和报警器电路是有集成电路CD4066和相关的器件组成。没个电路 内部有4个独立的能控制数字或模拟信号传送的开关。当水箱无水时，由于180K 的电阻的作用，使 5 个开关的控制端为低电平，开关断开，发光二极管 V
8、D1 VD5不亮。随着水的增加，加之水的导电特性，使得IC的13脚为高电平，S1 接通， VD1 点亮。当水位逐渐增加时， VD2、VD3、VD4 依次发光指示水位。水满时，VD5发光，显示水满B发出报警声，提示水满，不需要报警时短开SA 即可，同理当水位低于1/4时，由于反向器的作用使得VT导通，所有的灯都不 亮同时VT导通，B发出报警声，提示水满，不需要报警时短开SA即可。如图 3所示4 所用元器件及参数4.1 水位控制电路所用的元器件及参数IC1选用NE555、5G1555型等时基集成电路。VT1用8050或9013、3DG12、 3DX201型硅NPN中功率三级管，要求卩100。VD1
9、用1N4007型硅二极管。R1R4用RTX1/8W型碳膜电阻器。C1用CD1110V型电解电容器，C2用CT1型瓷介电容。继电器K的型号为JQX14FF，如果需要控制大功率的水泵，则根据需要 选择其他型号的继电器。电源可用6V直流稳压电源。4.2 水位指示电路所用的原器件及参数IC选用、四双向模拟开关集成电路CD4066。VT用9013或8050、3DG12、3DX201型硅NPN中功率三极管，要求卩150。VD1VD4 用 F5mm 高亮度红色发光二极管。R 用 YD572 型 8 欧圈式扬声器。B用YD57 2型8欧圈扬声器。电源可用4节1.5V电池后6V直流稳压电源。5 总结与体会这次的
10、课程设计是水位控制电路，大致把水位课程的设计分为两大部分：水 位控制和水位显示。其中水位控制又分为水位控制电路和电动机两部分。水位显 示分为水位显示电路和报警装置两部分。所以在设计过程中我先是把水位控制和 水位显示分开来实现的，然后把它们连接到了一起，即：达到了符合要求的电路 设计。在水位控制中我选用的是NE555时基集成电路来控制电动机实现水泵的开 与关来达到控制水位的高低。而在水位显示中我选用的是四向模拟开关集成电路 CD4006和F5mm高亮度红色发光二极管，来实现水位的显示，而报警装置B用 YD57-2 型 8 欧圈式扬声器。通过这两周的实习让我感触很深，这次的实习,使我 充分认识到了
11、模电和数电显示生活中的实用性,像交通灯,彩灯控制,水位控制器, 报警器等都是我们日常生活中很方便的电路系统。由于是自主设计,自己必须翻 阅好多资料,尤其在选用那些不常见的器件时，让我不仅增长了知识,更重要的是 学会了如何运用知道的知识进行创造。培养了自己的一种创新和动手能力。次此 设计增加我们的动手能力和思考能力，以及对电路的审查能力和调试能力，对错 误的审查和改正。通过这次课程设计，是我了解了更多的知识。但有一点让我郁 闷的是我和我班同学本来已经把各种材料整理好了，总的来说这次实习和很有必 要而且有用的，我相信其他学生在这次的实习中也一定会有很大收获的。从在做 这次的实习报告中我又明白了许多
12、许多。参考文献1 康光华，邹寿斌等.电子技术基础 模电部分（第五版）M.北京：高等教育出版 社，2006.211 2222 方大千，朱丽宁.电子控制装置制作入门（第四版）M.武汉：国防工业出版社，1999.1633 康光华，邹寿斌等.电子技术基础 数字部分（第五版）M.北京：高等教育出版 社，2006.2902974 张清战.电子技术基础实训M.北京：科学出版社，2005 （ 21世纪高职高专课程与教学 改5 黄永定.电子线路试验与课程设计M.北京：机械工业出版社，2005，86 方大千，鲍俏伟.实用电子控制电路M.北京：国防工业出版社，20037 王俊峰，斐炳南，李传光.电子产品的设计与制作工艺M.北京:北京理工大学出版 社，1995附录 电路原理图6V
