晶體管水位控制電路設(shè)計

1、 X X 學(xué) 院課程設(shè)計報告書系 別：機電學(xué)院專 業(yè)：13電氣學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號：課程設(shè)計題目：晶體管水位控制電路設(shè)計起 迄 日 期:2016.5.16 - 2016.5.28課程設(shè)計地點:PLC/電氣控制實驗室指 導(dǎo) 教 師:下達任務(wù)書日期: 2016年 5月15日 摘 要 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對水位進行測量和控制。水位控制在日常生活中應(yīng)用也相當廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而水位檢測可以有多種實現(xiàn)方法，如機械控制、邏輯電路控制、機電控制等。本文設(shè)計了一種晶體管水位自動控制電路。當水位達到一定高度時，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整水位，使其落在規(guī)定的范圍內(nèi)；當水位低于規(guī)定

2、范圍時，就控制水泵工作抽水，使水塔內(nèi)的水位上升，到達規(guī)定高度。從而達到不用人工專門去控制即可使水位保持在一定范圍內(nèi)的目的。 關(guān)鍵詞 水塔 自動控制 晶體管目 錄1 引言 12 設(shè)計要求 13總體設(shè)計方案1 3.1設(shè)計思路1 3.2結(jié)構(gòu)圖2 3.3原理圖24設(shè)計組成及原理分析6 4.1設(shè)計組成介紹6 4.2工作原理分析6 4.3工作過程7 4.4元器件及其參數(shù)75總結(jié)與體會7參考文獻 9致謝 101 引言 在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，水位控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如水塔、樓房水箱、鍋爐等。水位控制系統(tǒng)的形式有很多種，浮子開關(guān)式，電節(jié)點式，壓力式，電子式，微機式等。這些系統(tǒng)或多或少的存在著一些缺點：浮子

3、開關(guān)式采用機械結(jié)構(gòu)，維護起來不方便；微機式控制系統(tǒng)，雖然操作方便，但造價較貴本位從實用型和經(jīng)濟型出發(fā)，設(shè)計了一種水位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單維護方便，可靠性高且價格優(yōu)廉，而且在不同程度上克服了其他方法的一些缺點，很適合普通家用和農(nóng)業(yè)工廠的應(yīng)用。2 設(shè)計要求水塔水位的控制電路，具體要求如下： 圖示為水位高低檢測示意圖，水位的高低檢測有三個電極完成，水位的自動控制由晶體管實現(xiàn)，當水位低于h1時，有晶體管控制水位繼電器，進而控制接觸器使5.5kw的水泵電機（M）工作，同時運行指示燈亮；當水位高于h1，水泵繼續(xù)向水塔供水，當水塔水位上升到最高水位h2時，水位控制繼電器釋放，水泵體制抽水；當水塔水位離開

4、最高點時，水泵仍然處于停機狀態(tài)，當水位降低到低水位以下時，水泵又重新開始工作，如此反復(fù)使水塔水位保持在最高水位與最低水位之間。設(shè)計相應(yīng)的控制電路完成上述過程的控制，同時利用熱繼電器實現(xiàn)電機的過載保護。3設(shè)計方案及原理分析 3.1設(shè)計思路 根據(jù)本電路預(yù)設(shè)的功能，設(shè)計出完成相應(yīng)功能的分電路。首先，用三個電極來作為整個電路的輸入信號：采集多點水位，以高、低電平的形式存在，作為其他分電路的控制信號，控制其工作。 水位顯示電路：當沒有接收到有效控制信號時，發(fā)光二極管不亮，不指示電機工作；當接收到有效控制信號后，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)亮，顯示其水位狀態(tài)。 水泵控制電路：隨著水位的上升，采集的控制信號

5、在不停變化，達到設(shè)定的工作條件后，可以使工作電路接通，從而達到控制主電路。而該信號又得作為水泵控制電路的有效信號，控制水泵停止運轉(zhuǎn)，完成自動加水。 通過水位的變化，引起信號產(chǎn)生電路輸出信號的改變，從而使整個電路能按設(shè)定的功能穩(wěn)定工作3.2結(jié)構(gòu)圖3.3原理圖4設(shè)計組成及原理分析 4.1設(shè)計組成介紹1）電源電路由電源變壓器T、整流二極管VD1VD4和濾波電容器C組成。 2）水位檢測電路由高水位電極1DJ、低水位電極2DJ和主電極3DJ組成。 3）控制執(zhí)行電路由繼電器K、控制晶體管V和交流接觸器KM等元件組成。 4）交流220V電壓經(jīng)T降壓、VD1VD4整流和C濾波后，產(chǎn)生直流12V電壓，供給控制執(zhí)

6、行電路4.2工作原理分析在水塔內(nèi)無水或水位低于低水位電極2DJ時，三極管V因基極電位與發(fā)射極電位相同而處于截止狀態(tài)，繼電器K不動作，其常開觸點K1斷開，常閉觸點K1接通，交流接觸器KM通電吸合，使三相水泵電動機M1通電運轉(zhuǎn)，水泵開始抽水。 當水塔內(nèi)水位到達高水位電極1DJ處時，12V電壓經(jīng)電阻器R1、高水位電極1DJ、水的導(dǎo)電電阻和主電極3DJ加至V的基極，使V正偏導(dǎo)通，繼電器K通電工作， 其常閉觸點K1斷開，常開觸點K1接通，交流接觸器KM斷電，其觸點釋放，切斷三相水泵電動機M的電源，水泵停止抽水。當用戶用水使水塔內(nèi)的水位下降至低水位電極2DJ以下時，V又因基極電位與發(fā)射極電位相同而截止，繼

7、電器K釋放，其常開觸點K1斷開，常閉觸點K1接通，使交流接觸器KM吸合，三相水泵電動機M通電，重新開始抽水。如此周而復(fù)始，實現(xiàn)無人值守自動抽水。4.3工作過程運行（水位低于2DJ） 合上開關(guān)Q 閉合開關(guān)SB1KM線圈得電并自鎖KM主觸頭閉合電機M得電運行水塔上水停止（水位高于1DJ）合上開關(guān)Q閉合開關(guān)SB1繼電器K得電常開觸頭K1閉合，常閉觸頭K1斷開KM線圈失電KM主觸頭斷開電機M斷電停止運行水塔停止上水4.4元器件及其參數(shù)器材型號數(shù)量(個)電阻R11.5K1電阻R25K1電容C1200uF1二極管1N40015發(fā)光二極管BT2051繼電器KJZ7-441交流接觸器KMCJ0-201熔斷器F

8、URL1-151熱繼電器FRJR16-20/3D1變壓器12V15總結(jié)與體會 通過這次課程設(shè)計我學(xué)會了獨立做設(shè)計的方法與技能，拿到晶體管水位控制電路這個課題后，廣泛閱讀大量有關(guān)資料，從中抽取信息，加以總結(jié)分析，當然期間也離不開張斌老師的指點。這樣既充分培養(yǎng)了我們的自學(xué)能力，還啟示了我們怎樣才能創(chuàng)新課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。 課程設(shè)計剛開始時，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實的我深感“書到用時方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進行了

9、梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計的靈感。課程設(shè)計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道思索，給了我莫大的空間。盡管課程設(shè)計是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識，但是還有很多地方理解領(lǐng)悟不到位。作圖過程，通過這次課程設(shè)計我們對于電子線路CAD技術(shù)多多少少有了一些了解，CAD技術(shù)發(fā)展迅速，有著廣闊的應(yīng)用前景，設(shè)計面廣，內(nèi)容豐富，它用軟件的方法設(shè)計硬件；用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完

10、成的；在設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真我認為，在這學(xué)期的課程設(shè)計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。還有我們要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。總之，確實受益匪淺。參考文獻：1. 陳伯時主編電力施動自動控制系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社19922. 朱英韜主編工廠電氣控制技術(shù)北京工業(yè)大學(xué)出版社，19913. 張用，楊定亞編著機床電氣控制上海，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，1

11、9834. 陳伯時主編自動控制系統(tǒng)一電力傳動控制北京中央廣播電視大學(xué)出版社，19885. 張明達主編電力拖動自動控制系統(tǒng)北京： 冶金工業(yè)出版社1983 致謝 為期兩周的課程設(shè)計很快就結(jié)束了，在這兩周的時間內(nèi)，我和我的隊友克服了重重困難，借助網(wǎng)絡(luò)和書本，查閱了很多的相關(guān)知識，終于將這個項目圓滿完成了，內(nèi)心真的是萬分激動。在這期間，當然少不了我的指導(dǎo)老師張斌老師給予我們的幫助，他萬忙之中抽出閑暇親自指導(dǎo)我們電路原理圖中的錯誤，并提示我們該如何改正。在老師的指導(dǎo)下，我和我的隊友團結(jié)合作，認真反思錯誤，讓課程設(shè)計完成的更完美。在這里，再次感謝X X老師對于我們的幫助。 工作日程日期主要工作05月 16日05月16日05月 16日05月16日下達任務(wù)書，任務(wù)布置及設(shè)計要求說明05月 16日05月18日查看文獻，設(shè)計方案，構(gòu)建草圖05月 19日05月19日交由老師檢查指導(dǎo)05月 20日05月23日更改錯誤，完善方案05月24日05月25日撰寫課程設(shè)計報告，總結(jié)設(shè)計成果05月 26日05月26日制作PPT 06月 6日06月 6日答辯，成績考核電氣與電子類課程設(shè)計成績評定表評定項目內(nèi)容滿分評分總分出勤與學(xué)習(xí)態(tài)度按時出勤，嚴格遵守紀律，學(xué)習(xí)認真，態(tài)度端正15設(shè)計情況能夠認真查閱資料，勤學(xué)好問10具有提出問題和解決問題的能力，設(shè)計方案論證