水位控制-阎秀武

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1、项目设计题目水位自动控制装置设计者阎秀武指导教师容文杰2007年8月26口总体设计思路根据题目的要求认真取舍，检测电路采用电极式传感器，制作简便、工作可靠;利用比较电路來调节系统参数变化的影响，使逻辑电路连接可靠的高、低电平，消除干扰;用逻辑电路来控制A泵、B泵的启停，工作准确;在低于水位上限和高于水位上限时采用蜂鸣器和数码管作为声光报警系统；在水箱川选择三个不同的水位（用L、M、H来表示），L点最低，安装在水箱中距箱底5cm的位置；H点最高可安装于距箱底20cm的位置；M点位于L、H之间。当水

2、位低于L时，两个水泵A、B同时注水；当水位处于L和M之间时，水泵B注水；当水位处于M和H之间时，水泵A注水；当水位达到H时，水泵A、B都停止注水。水位超出上限，或低于下限时，给出声光报警，并用数码管显示。检测电路采用电极式传感器，制作简便、工作可靠；利用比较电路来调节系统参数变化的影响，使逻辑电路连接可靠的高、低电平，消除干扰；用逻辑电路来控制A泵、B泵的启停，工作准确;在低于水位上限和高于水位上限时采用蜂鸣器和数码管作为声光报警系统;利用LED作为显示器件，及时、准确地显示水位情况；使用了一个

3、多档开关实现了水位差可调。系统整体框图如图1所示。图1水箱水位控制系统整体框图一、测量比较器原理：利用水电阻与电阻的分压送入放大器反向输入端，在水位没有达到限位时，使逻辑门电路输入信号可靠为低电平，消除干扰误动作。到达指定限位时，同相输入端电位高于反向输入端电位，比较器翻转，输出高电平，控制逻辑电路。对于水位的检测这是信号的采集,本系统中采用电极式传感器作为检测元件。传感器的一极为+12V电源输入，用粗铜线深入到水箱的最底端。另一级的制作：在一块绝缘板（要求不挂水，本装置屮选择了PVC板）上，在

4、距底端5〜20cm之间均匀排放31根探针（最好使用不锈钢材料），绝缘板竖直放置在水箱一侧。探针的前端通过水电阻与+12V电源相连，后端输出到判断分析电路和显示电路。示意图如图3所示。图中R0〜R30表示不同水位的水电阻，A0〜A30为传感器的输出信号。二、逻辑电路：采用逻辑电路来控制A泵、B泵的工作状态，电路简单工作可靠。当水位低于设定点吋，用0表示，水位高于设定点时，用1表示，给两个电机的驱动信号分别为丫人、Yb制逻辑电路如图4所示。真值表LMHYaYb00011100011101010000

5、电路分析控制器用LM324集成运算放大器和数字逻辑电路来实现对水位信号的判断分析处理。控图4控制逻辑电路图电路的工作原理如下：当水位低于L点时，传感器L、M.II点没有电压送入比较器，运算放大器LM324的8脚输出低电平，经反相器为高电平（4069的4脚），使三有为管Q3导通，带动数码管显示“L”表示水位低于下限。同时，4069的4脚输出电平使Q4导通，使蜂鸣器工作，发出低水位声音报警：4069的4脚还送出一路高电平信号去4071的1脚。运算放大器LM324的5脚电压低于6脚电压，所以7脚输出低

6、电平。一路信号送入反相器4069的5脚，6脚输出高电平驱动三极管Q6饱和导通，使继电器工作带动水泵B工作;另一路信号送入4071的2脚，与4069的4脚信号相：或：后输出高电平送入与门4081的2脚，再与高水位H送来的高电平相“与”后，输出高电平，使三极管Q5导通驱动继电器吸合，带动A泵工作。当水位上升到L时，比较器翻转，8脚输岀高电平，经反相器输出低电平，使低水位声光报警停止，并使A泵停止工作。当水位升到M点时，比较器LM324的5脚电位高于6脚电位使之翻转，7脚输出高电平。一路信号经反相器4

7、069的5脚送入，6脚输出低电平使三极管Q6截止，继电器释放，B泵停止工作；同时另一路送入或门4071的2脚，3脚输出高电平与H经反相器输出的高电平相“与”后送入4081,4081的3脚输出高电平，使Q5导通，A泵再次工作。当水位上升到H点时，比较器翻转，1脚输出高电平。一路信号使三极管Q1、Q2导通发出高水位声光报警。另一路信号送入反相器4069的1脚，使2脚输出低电平送入与H4081,4081的3脚输岀低电平，使三极管Q5截止，水泵A停止工作。三、驱动电路电路图如图5所示。经数字逻辑电路输出

8、的信号由单个三极管来实现对继电器的控制，当运放输出高电平时三极管饱和导通，继电吕线圈通过一定的电流产生磁场，从而继电器的常开触点闭合，常闭触点打开，从而控制电机的工作。由继电器的常开触点來作为控制电动机供电的开关。四、显示电路用发光二极管作显示器件。从传感器输出端取出信号A0〜A30,驱动三极管Q0Q30的亮灭。五、水位差可调电路六、电源电路如下图2所示:要实现高低水位差可调，只需将传感器中距底端15〜2Ocm的六根探针（1cm为一段）通过一个多档开关连接到控制电路的II输入端即可。图2电源电路