晶體管水位控制電路設(shè)計(jì)

1、 X X 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書系 別：機(jī)電學(xué)院專 業(yè)：13電氣學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：晶體管水位控制電路設(shè)計(jì)起 迄 日 期:2016.5.16 - 2016.5.28課程設(shè)計(jì)地點(diǎn):PLC/電氣控制實(shí)驗(yàn)室指 導(dǎo) 教 師:下達(dá)任務(wù)書日期: 2016年 5月15日 摘 要 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量和控制。水位控制在日常生活中應(yīng)用也相當(dāng)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(cè)可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制等。本文設(shè)計(jì)了一種晶體管水位自動(dòng)控制電路。當(dāng)水位達(dá)到一定高度時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整水位，使其落在規(guī)定的范圍內(nèi)；當(dāng)水位低于規(guī)定

2、范圍時(shí)，就控制水泵工作抽水，使水塔內(nèi)的水位上升，到達(dá)規(guī)定高度。從而達(dá)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(dòng)控制 晶體管目 錄1 引言 12 設(shè)計(jì)要求 13總體設(shè)計(jì)方案1 3.1設(shè)計(jì)思路1 3.2結(jié)構(gòu)圖2 3.3原理圖24設(shè)計(jì)組成及原理分析6 4.1設(shè)計(jì)組成介紹6 4.2工作原理分析6 4.3工作過(guò)程7 4.4元器件及其參數(shù)75總結(jié)與體會(huì)7參考文獻(xiàn) 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(diǎn)式，壓力式，電子式，微機(jī)式等。這些系統(tǒng)或多或少的存在著一些缺點(diǎn)：浮子

3、開關(guān)式采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，維護(hù)起來(lái)不方便；微機(jī)式控制系統(tǒng)，雖然操作方便，但造價(jià)較貴本位從實(shí)用型和經(jīng)濟(jì)型出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種水位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維護(hù)方便，可靠性高且價(jià)格優(yōu)廉，而且在不同程度上克服了其他方法的一些缺點(diǎn)，很適合普通家用和農(nóng)業(yè)工廠的應(yīng)用。2 設(shè)計(jì)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(cè)示意圖，水位的高低檢測(cè)有三個(gè)電極完成，水位的自動(dòng)控制由晶體管實(shí)現(xiàn)，當(dāng)水位低于h1時(shí)，有晶體管控制水位繼電器，進(jìn)而控制接觸器使5.5kw的水泵電機(jī)（M）工作，同時(shí)運(yùn)行指示燈亮；當(dāng)水位高于h1，水泵繼續(xù)向水塔供水，當(dāng)水塔水位上升到最高水位h2時(shí)，水位控制繼電器釋放，水泵體制抽水；當(dāng)水塔水位離開

4、最高點(diǎn)時(shí)，水泵仍然處于停機(jī)狀態(tài)，當(dāng)水位降低到低水位以下時(shí)，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(jì)相應(yīng)的控制電路完成上述過(guò)程的控制，同時(shí)利用熱繼電器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)。3設(shè)計(jì)方案及原理分析 3.1設(shè)計(jì)思路 根據(jù)本電路預(yù)設(shè)的功能，設(shè)計(jì)出完成相應(yīng)功能的分電路。首先，用三個(gè)電極來(lái)作為整個(gè)電路的輸入信號(hào)：采集多點(diǎn)水位，以高、低電平的形式存在，作為其他分電路的控制信號(hào)，控制其工作。 水位顯示電路：當(dāng)沒有接收到有效控制信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管不亮，不指示電機(jī)工作；當(dāng)接收到有效控制信號(hào)后，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)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(hào)

5、在不停變化，達(dá)到設(shè)定的工作條件后，可以使工作電路接通，從而達(dá)到控制主電路。而該信號(hào)又得作為水泵控制電路的有效信號(hào)，控制水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，完成自動(dòng)加水。 通過(guò)水位的變化，引起信號(hào)產(chǎn)生電路輸出信號(hào)的改變，從而使整個(gè)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(jì)組成及原理分析 4.1設(shè)計(jì)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(cè)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(wú)水或水位低于低水位電極2DJ時(shí)，三極管V因基極電位與發(fā)射極電位相同而處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器K不動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)K1斷開，常閉觸點(diǎn)K1接通，交流接觸器KM通電吸合，使三相水泵電動(dòng)機(jī)M1通電運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵開始抽水。 當(dāng)水塔內(nèi)水位到達(dá)高水位電極1DJ處時(shí)，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(diǎn)K1斷開，常開觸點(diǎn)K1接通，交流接觸器KM斷電，其觸點(diǎn)釋放，切斷三相水泵電動(dòng)機(jī)M的電源，水泵停止抽水。當(dāng)用戶用水使水塔內(nèi)的水位下降至低水位電極2DJ以下時(shí)，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(diǎn)K1斷開，常閉觸點(diǎn)K1接通，使交流接觸器KM吸合，三相水泵電動(dòng)機(jī)M通電，重新開始抽水。如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)抽水。4.3工作過(guò)程運(yùn)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(jī)M得電運(yùn)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(jī)M斷電停止運(yùn)行水塔停止上水4.4元器件及其參數(shù)器材型號(hào)數(shù)量(個(gè))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(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了獨(dú)立做設(shè)計(jì)的方法與技能，拿到晶體管水位控制電路這個(gè)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(dāng)然期間也離不開張斌老師的指點(diǎn)。這樣既充分培養(yǎng)了我們的自學(xué)能力，還啟示了我們?cè)鯓硬拍軇?chuàng)新課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。 課程設(shè)計(jì)剛開始時(shí)，思緒全無(wú)，舉步維艱，對(duì)于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，對(duì)知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了

9、梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請(qǐng)教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)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(jì)是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識(shí)，但是還有很多地方理解領(lǐng)悟不到位。作圖過(guò)程，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我們對(duì)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(jì)面廣，內(nèi)容豐富，它用軟件的方法設(shè)計(jì)硬件；用軟件方式設(shè)計(jì)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(dòng)完

10、成的；在設(shè)計(jì)過(guò)程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真我認(rèn)為，在這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)中，在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)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(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。還有我們要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐?？傊_實(shí)受益匪淺。參考文獻(xiàn)：1. 陳伯時(shí)主編電力施動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)北京：機(jī)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(jī)床電氣控制上海，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1

11、9834. 陳伯時(shí)主編自動(dòng)控制系統(tǒng)一電力傳動(dòng)控制北京中央廣播電視大學(xué)出版社，19885. 張明達(dá)主編電力拖動(dòng)自動(dòng)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(jì)很快就結(jié)束了，在這兩周的時(shí)間內(nèi)，我和我的隊(duì)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(shí)，終于將這個(gè)項(xiàng)目圓滿完成了，內(nèi)心真的是萬(wàn)分激動(dòng)。在這期間，當(dāng)然少不了我的指導(dǎo)老師張斌老師給予我們的幫助，他萬(wàn)忙之中抽出閑暇親自指導(dǎo)我們電路原理圖中的錯(cuò)誤，并提示我們?cè)撊绾胃恼?。在老師的指?dǎo)下，我和我的隊(duì)友團(tuán)結(jié)合作，認(rèn)真反思錯(cuò)誤，讓課程設(shè)計(jì)完成的更完美。在這里，再次感謝X X老師對(duì)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(dá)任務(wù)書，任務(wù)布置及設(shè)計(jì)要求說(shuō)明05月 16日05月18日查看文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)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(cuò)誤，完善方案05月24日05月25日撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，總結(jié)設(shè)計(jì)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(jī)考核電氣與電子類課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表評(píng)定項(xiàng)目?jī)?nèi)容滿分評(píng)分總分出勤與學(xué)習(xí)態(tài)度按時(shí)出勤，嚴(yán)格遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)認(rèn)真，態(tài)度端正15設(shè)計(jì)情況能夠認(rèn)真查閱資料，勤學(xué)好問(wèn)10具有提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，設(shè)計(jì)方案論證