液位控制器的电路模拟设计

课程设计名称：电子技术课程设计

题目：液位控制器的电路模拟设计

学期：2011-2012学年第2学期

专业：自动化

班级：

姓名：

学号：

辽宁工程技术大学

课程设计成绩评定表

课程设计任务书

一、设计题目

液位控制器的电路模拟设计

二、设计任务

1.检测显示液位功能。

2.控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V 10A）

3.实现与给定液位比较控制功能。

三、设计计划

电子技术课程设计共1周。

第1天：选题，查资料；

第2天：方案分析比较，确定设计方案；

第3～4天：电路原理设计与电路仿真；

第5天：编写整理设计说明书。

四、设计要求

1. 画出整体电路图。

2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。

3. 写出设计说明书。

指导教师：

时间：2011年6月24

1. 方案论证

1.1 设计方案

1.2系统组成框图

2.原理及技术指标

3.单元电路设计及参数计算3.1电源电路

3.2 水位检测和水位控制电路3.2.1水位检测电路

3.2.2 水位控制电路

3.3液位显示电路

3.3.1液位显示部分结构流程图3.3.2液面显示原理

3.4 电机开关控制电路

3.5 电机状态显示电路

3. 6报警电路

4. 仿真

5. 液面控制器总原理图

6.设计小结

7. 参考文献

本液位控制器模拟电路系统具有水位手动控制、电机运转指示、超警戒报警等功能，由七部分组成，即液位检测电路、液位显示电路、液位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路。它采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各部分电路及元件原理。其中，液位检测电路是通过压电式单向测力传感器实现将水位变化产生的压力变化转换成电流信号，便于后期的处理。水位控制电路是利用电压比较器的原理实现水位的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免水位压力变化产生的跳闸现象和因水波波动而产生的不稳定信号，同时将比较结果输给下一级。电机开关控制电路是将上一级的结果反映到继电器上，同时利用继电器的特性决定电机是否工作。本系统实现了对水位得监测以及报警，采用传感器和单片机对液位进行监测、显示，精度和灵敏度都比较高，同时也给予了声音报警。电机状态显示电路是通过发光二极管的亮灭显示出电路的工作状态，加水还是在放水。报警电路是利用电压比较器的原理实现水位超过警戒值就报警的功能。电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V、5V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。直流电源电路对水位检测电路、水位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路供电，交流电源只对电机供电。

随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有自动控制水位的功能，而且要能手动调整水位，给人们的生产生活带来了极大的方便。此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，具有经济前景。

1.方案论证

1.1设计方案

该电路由电源电路、液位检测电路、液位显示电路、液位控制电路、电机开关控制电路、报警电路和显示电路七部分组成。采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、电压比较器等多种电子元件来实现。

该方案电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V、5V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。液位检测和液位控制电路主要由压阻式压差传感器和迟滞比较器组成。压阻式压差传感器是最典型也是最简单的一种压力传感器。迟滞比较器不仅可以确定液位，还可以防止跳闸现象和液体波动引起的不稳定的出现。采用单片机和数码管实现液位显示，精度高，易于驱动，能直观的显示出液位高度与警戒液位的差距，便于对水位高度的控制，降低危险率。报警电路由集成比较器和蜂鸣器等组成，灵敏度高，操作简单，不仅可以实现自动报警，还可以手动调节报警液位。电机开关电路和显示电路主要由电流放大电路和继电器组成。继电器可以提供电机所需要的交流电，而电流放大电路是由三极管组成，是一种比较典型的和简单的电路。用发光二极管构成显示电路更容易观察。

1.2 系统组成框图

图1-1

如图1-1为液位控制器的系统组成框图。各部分电路的组成及其用途如下：液位检测电路：利用水压传感器的特性监测水压的变化，同时将水压信号转化为电信号。

液位控制电路：利用比较器原理实现水位的控制，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免跳闸现象和因水波波动引起的不稳定现象。

液位显示电路：采用单片机与数码管构成液位显示电路，能时时对液位进行监测，精度较高，可控性强。

电机开关控制电路：完成控制电路和电机抽放水的转换。

显示电路：利用发光二极管将电机状态显示出来。

报警电路：利用电压比较器实现超警戒水位就报警的功能。

电源电路：为上述所有电路提供直流电源。

交流电源仅为电机提供电源。

2．原理及技术指标

采用传感器对液位进行监测，并根据水位的变化将其信号传递给迟滞比较器，经过迟滞比较器的运算、比较、放大，来控制电机是否工作，哪个工作，是放水还是抽水。并通过发光二极管来显示电机的工作状态，易于判断和检修。迟滞比较器的运用避免了由于水波的波动而造成的电机的反复的放水与抽水，实现了水位的自动控制。另外，利用迟滞比较器的运算、比较、放大来实现水位超过警戒水位就报警的功能，易于安全生产生活。迟滞比较器的运用还避免了水波的波动而造成的反复报警，增强了系统的稳定性。

另外，系统还具有时时显示液位的功能，采用单片机、A/D转换器与数码管等组成电路，灵敏度高，可控性强。

3.单元电路设计及参数计算

3.1 电源电路

V2

50 Hz

0¡ã

图3-1

电源电路由两部分组成：交流电源和直流电源。

交流电源可以直接用220V的普通电源。

如图3-1为直流电源电路可以直接从电网供电，通过变压器电路，整流电路，滤波电路，和稳压电路直接将电网中的220V交流电转换成+12V、+5V的直流电