水塔水位自动控制器的设计

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1、目录：第一章目录……………………………………1第二章摘要……………………………………2第三章设计方案及设计原理…………………2第四章电路总图……………………………8第五章元器件清单……………………………9第六章总结………………………………10第七章参考文献……………………………11第八章附录……………………………1114第二章摘要　水塔水位自动控制器主要用途是配合水泵，根据水塔水位高低的变化来启动及停止。适用于工农业及民用自动供水。本电路包括水位检测电路，水位范围测量电路，水泵开关电路，显示电路和电源电路5部分。水位测量电

2、路的功能是利用水的导电性检测水位的变化，水位范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水位范围的确定，应根据水井涌水量来调节中水位探头及高水位探头之间的距离，应调节在水塔水满后，而水泵不应离水工作为宜，同时利用迟滞比较器的迟滞特性避免跳闸现象。水泵开关电路的功能是完成控制电路和水泵是否工作，显示电路的功能是显示水泵是否在工作。电源电路则为以上电路提供直流电源。本控制器适用于家庭住宅、学校、工厂、宾馆、办公、楼宇的自来水水塔（水池）式增压供水与江河井水控制，以及供水、消防、轻工、印染、化纤、造纸、化工、食品、饮料、酿造、制糖、

3、养殖、工矿、农业、水处理等行业的给排水和其它生产用液体供给排放自动化控制或上、下限位报警。14第三章设计方案及设计原理：第一节综合图：显示电路水泵开关电路水位范围测量电路水位检测电路电源电路由电源电路给各个电路提供直流电源，通过检测电路对水塔水位及范围的测量，产生不同的电位Vs,利用迟滞比较器的特性，控制继电器的工作状态，从而实现对水泵工作状态的自动控制。14第二节主要单元电路设计：一水位测量电路和水位范围测量电路如图中左边电路所示，水位检测电路主要由电阻R9（R9＝10K）和定电阻R14组成，水位处于不同的位置时对应的V

4、s不同，水位低于S1时，VCC经R9和R14的电路短路，此时Vs＝VCC＝12V，水位高于S1低于S2时，Vs＝R14*VCC/(R9+R14)=6V,水位高于S2时，R14被短路，此时Vs＝0。14通过调节水井中两探针位置来实现水位范围的控制。水位测量电路如图中右边所示，它由两部分组成：1.电阻R1，R2和稳压管D1、D2构成的参考电压产生电路：2.由迟滞比较器构成的水位范围测量电路。参考电压产生电路产生两个稳定的电压，分别代表水位范围的上限值S2和下限值S1。由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防止出现输出

5、电流不稳导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。其中稳压管的稳定电压均为+8V，而输出Vref1=+8VVref2=12V－8V＝4V水位范围测量电路的功能有两个：1.确定实际水位和水位控制范围的大小关系;2.防止出现跳闸现象。首先，Vref1和Vref2分别输入到运算放大器的同相输入端，而Vs则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。当水位低于S1时，Vs＝13V>Vp2＝4V，V1和V2输出都为高电平；当水位高于S1低于S2时，Vp2（4V）

6、输出为低电平；当水位高于S2时，Vs（0V）

7、换为高电平的分界点电压值有了1.1V的差别，从而就可以防止跳闸现象的出现。同理迟滞比较器U2的特性表达式为V2t+=Vp2=R8*Vref2/(R7+R8)+R7*V2/(R7+R8)=4.7VV2t-=Vp2=R8*Vref2/(R7+R8)+0=3.6V由上式可求的迟滞比较器U2的V2t+-V2t-之差（4.7V-3.6V）同样具有1.1V的回差范围。14二水泵开关电路和显示电路如图中左边电路所示，水泵开关电路是由三极管和继电器电路构成的。电路的输入即为图中电路的输出，当S

8、截止；当S1S2时，输出都为高电平，Q1，Q2导通。14电路中的开关采用继电器电路。而一般运算放大器的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入由三极管电路构成的电流放大电路，它是一种比较典型的和简单的电路。其中R9和R10为限流电阻，防止输入电流过大烧