水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

1、水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用(三)水塔水位自動控制系統(tǒng)設(shè)計為了便于設(shè)計的實施和制作，計劃設(shè)計制作一個水塔水位自動控制系統(tǒng)模1、設(shè)計要求：(1)設(shè)計和制作一個水塔水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的模型(2)能全真模擬水塔中水位的自動控制。2、設(shè)計分析：(1)根據(jù)對設(shè)計要求的分析，要求當(dāng)水塔水位達(dá)到高水位時要啟動水泵供水，當(dāng)水塔水位低到水塔低水位時能自動關(guān)閉水泵，因此必須對水位進行檢測,并能反饋所測的結(jié)果，實現(xiàn)這一控制需要采用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。(2)根據(jù)水塔水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，設(shè)計由合適的輸入、控制器(處理)、執(zhí)行器、被控對象、檢測裝置的實用電路、電子元器件、設(shè)備等輸入由三根裸露的硬銅電線組成

2、水位探頭，如右圖所示，其中A是零水位探頭，B是低水位探頭，用來探測水塔低水位，C是高水位探頭，用來探測水塔高水位。調(diào)整探頭位置，可以預(yù)置水塔中的高低水位位置。水塔中的水位探頭控制器（處理）它由集成電路等組成，根據(jù)預(yù)置的高、低水位和水位傳感器反饋的水塔實際水位信號進行比較，再經(jīng)判斷，發(fā)出向水塔送水或停止送水的指令。執(zhí)行器執(zhí)行器由電磁繼電器、水泵等組成，其中電磁繼電器控制水泵的開和關(guān),水泵將水池中的水送入水塔。被控對象被控對象是水塔及水塔中的水位。檢測裝置三根水位探頭組成一個傳感器，對水塔水位隨時進行檢測，并把信號反饋至比較器。3、設(shè)計方案:18(1)水塔水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)示意圖(2)水塔水位閉

3、環(huán)電子控制系統(tǒng)工作過程接通整個系統(tǒng)的電源。當(dāng)水位傳感器中的低水位探頭B探測到水塔中的水位處于低水位狀態(tài)時，它立即把這個信號送入比較器，經(jīng)比較器比較后，產(chǎn)生一個觸發(fā)電壓，控制器受到觸發(fā)后，發(fā)出進水的指令信號，指令經(jīng)輸出接口電路放大后推動繼電器動作，接通水泵電源，水泵開始向水塔供水。注水后的水塔水位不斷升高，當(dāng)水位升高到c時，水面與水位傳感器的高水位探頭C接觸，立即產(chǎn)生一個電信號，并把信號反饋給比較器，比較器比較后產(chǎn)生一個觸發(fā)電壓，控制器發(fā)出停止進水指令，電磁繼電器立即關(guān)閉電動機的電源，水泵停止供水。當(dāng)水塔水位降到低水位b以下時，便重復(fù)的控制，這樣不斷循環(huán)，從而使水塔源源不斷地供水。(四)選擇、制

4、作電子元件和器材完成設(shè)計后，就面臨著如何選擇電子元件和自制器材，這也是完成控制系統(tǒng)模型制作的重要環(huán)節(jié)。（1）控制器電子元件的選擇組成控制器控制系統(tǒng)的電路，可以有三晶體管組成控制系統(tǒng)電路（見附件1）;二是用集成電路組成控制系統(tǒng)的電路，如可用JN6201集成電路或CB7555集成電路（見附件2）;三是采用定型產(chǎn)品液位繼電器（右圖）。第一種是要用二極管三極管等晶體管材料自已組裝成電路，第二種是購買現(xiàn)成的集成電路板，第三種液位繼電器是定型產(chǎn)品，質(zhì)量可靠，已經(jīng)把集成電路和繼電器做在一起，可以直接控制小功率電器。從電路的穩(wěn)定性、便于安裝考慮，我們選擇了第三種液位繼電器作為控制電路。（2）執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器

5、主要由電機和水泵組成，水泵的種類有很多，如；離心泵、活塞泵、齒輪泵、潛水泵、管道泵等（見附件3）。因離心泵要加自動引水裝置（小區(qū)、單位等供水量大的一般都用離心泵，而且目前自動加引水裝置技術(shù)也已成熟,有各種不同的類型和原理，見附件4、5）,潛水泵不便安裝，經(jīng)考慮我們選擇了不用加引水，而且效率較高且體積較小的齒輪泵（3）被控對象水塔的選擇水塔選用了透明的又便于安裝傳感器的塑水位探頭料瓶代至右圖）。水塔下的閥門用小球閥（要水塔注意和出水管徑相-至），水池用-個長方形的塑料盆代替（見附件8）。一料（4）檢測裝置的選擇目前實際中使用的有用三根導(dǎo)線作探頭的也有用干簧管的，干簧管一般用于大型水塔（原理圖見附

6、件6）,我們選擇成本較低的三根硬銅線作探頭，用比較粗的銅心護套線中導(dǎo)線來制作，既實用又經(jīng)濟。（五）安裝和調(diào)試在準(zhǔn)備了以上元器件后，便進入安裝調(diào)試階段，為了少走彎路，分了以下幾個步驟。（1）連通電路：簡單地把控制系統(tǒng)電路連接起來（見附件（2）將探頭放入水杯中，水泵進水管放入有水的盆中，接通電源，此時水泵工作，將水打入有探頭的杯中，當(dāng)水位到達(dá)高水位時，水泵能自動停止工作。時減少杯中的水到低水位時,泵又開始工作，試驗成功。（3）在初步成功后,對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，并按示意圖進行組安裝裝，不但要考慮安裝的正確，還7）。要考慮布局的美觀，最后我們終于設(shè)計和制作成功（下圖）O（六）供水控制系統(tǒng)自動化發(fā)展前景和

7、趨勢隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進步，一種新的高科技的供水控制系統(tǒng)模式，已在一些高檔樓盤投入使用，這種被稱為“二次加壓”的新模式，已取消了水塔供水的二次供水模式，而采用了二次加壓，水廠的水供到用戶水池，由水泵直接向各家各戶供水，這種技術(shù)的核心是，水泵用的是變頻水泵（和變頻空調(diào)同一原理），當(dāng)用戶用水量大時，管道內(nèi)壓力降低，水保證管道內(nèi)的壓力，當(dāng)用戶用水量減少時，管道內(nèi)壓力增高，水泵轉(zhuǎn)速減慢，能始終保持管道內(nèi)的壓力，從而保證各戶的正常用水。這種供水模式的優(yōu)點是不用水塔，減少了水的二次污染的可能，目前長興“國際花園”等高檔樓盤已用上了這種供水模式。缺點是一次性投資較大，設(shè)備的技術(shù)維護費用增加，但這是一種發(fā)

8、展趨勢。但目前水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)在用水量不大的單位、農(nóng)村，礦井地下水的排泄等場所仍有廣闊的空間，在若干年內(nèi)兩種模式將共存發(fā)展，相信會有更現(xiàn)代化的供水模式產(chǎn)生，因為科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展是無限的。四、水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)使用說明書1、通過注水口向水池（方盆）中注入半池水。2、關(guān)閉水塔下閥門。3、接通電源后打開電源開關(guān)。4、水泵開始供水，當(dāng)水位到達(dá)高水位時水泵自動關(guān)閉，停止供水。5、打開水塔下的閥門。6、水塔開始放水，到達(dá)低水位時，水泵自動啟動，向水塔供水。7、把水塔下閥門適當(dāng)關(guān)?。ǚ潘俣刃∮诠┧俣龋?。8、此后便進入自動循環(huán)狀態(tài)，到高水位時水泵停止工作，低水位時自動啟動水泵。五、設(shè)計感言經(jīng)

9、過這次設(shè)計，我們深深地感到綜合實踐活動的重要性，我們經(jīng)歷了調(diào)查、了解、收集資料、分析問題、研究問題、解決問題、通過交流展示各自的研究成果等全過程。培養(yǎng)了我們的問題意識，培養(yǎng)了我們的收集、處理信息的能力，培養(yǎng)了我們的動手實踐能力，培養(yǎng)了我們的合作意識，培養(yǎng)了我們的社會責(zé)任感。所有的這一切將使我們終身受益。在設(shè)計中我們遇到了不少的困難，明顯感覺到自己的知識很匱乏，增強了我們學(xué)習(xí)的動力，明確了學(xué)習(xí)的目的性。我們希望綜合實踐活動開展的越來越好，我們將動員更多的同學(xué)加入到這個活動中來。參考文獻(xiàn)：1顧建軍，電子控制技術(shù)，江蘇教育出版社，2004年12月第1版2顧建軍，技術(shù)與設(shè)計，江蘇教育出版社，2004年

10、8月第1版附件1:晶體管組成的水箱閉環(huán)控制系統(tǒng)電路圖BI470yFT3%130 A V“, 2CPIAJT附件2-1：JN6201集成電路組成的水箱閉環(huán)控制系統(tǒng)電路圖6.3DG13OA工打火由示修CA陽附件2-2:CB7555集成電路組成的水箱閉環(huán)控制系統(tǒng)電路圖也V?fi水指后燈l/t42klA附件3:各式水泵2、離心泵:附件4:真空引水裝置圖（實現(xiàn)從真空引水到水泵啟動過程全自動控制附件5:離心式水泵自動引水裝置原理說明：當(dāng)水泵工作時，先抽走真空引水罐中的水，使真空引水罐中形成真空區(qū)，迫使水池中的水進入真空引水罐，從而有效的解決了水泵的抽空問題。這種離心式水泵自動引水裝置在實際中廣泛應(yīng)用。附件6:干簧式水