电子课程设计-水位测量电路设计

郑州轻工业学院

课程设计说明书题目：水位检测电路设计

姓名：

院（系）：

专业班级：

学号：

指导教师：

成绩：

时间：2013年06 月03 日至2013 年06 月17 日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目：水位检测电路设计

专业班级：电子科学与技术10-1班姓名：

学号：

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

报警电路在人们的生产生活中有着重要作用。水位检测是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。本设计主要实现以下功能。

1.利用LED指示灯显示水位（最低水位、1/4、1/2、3/4、最高水位）。

2.达到最高水位时，自动报警。

参考文献：

[1] 张毅.自动检测技术及仪表控制系统. 北京: 化学工业出

社,2004.11

[2] 金伟. 现代检测技术. 北京: 北京邮电大学出版社, 2006.2

[3] 王兆安. 电力电子技术.北京: 机械工业出版社, 2006.5

完成期限：2013.06.03-2013.06.17_

指导教师签名：张晓冬

课程负责人签名：杨坤

2013年06月01日

目录

1概述 (2)

1.1检测技术 (2)

1.2水位检测技术的应用与发展 (2)

1.3水位检测系统设计的意义 (3)

2系统方案设计 (3)

2.1设计方案 (3)

2.1.1硬件电路图 (3)

2.1.2硬件设计原理 (4)

2.2整流电路的设计 (4)

3元器件的介绍与参数计算 (5)

3.1发光二极管 (5)

3.2电阻 (7)

3.3三极管 (7)

3.4蜂鸣报警器 (7)

3.5整流二极管 (8)

3.6变压器 (8)

4 硬件焊接 (9)

5 AltiumDesigner电路设计 (12)

6结论 (13)

参考文献 (14)

附录元器件清单 (15)

水位检测电路设计

1概述

1.1检测技术

检测技术是自动化学科的重要组成部分之一，是以现代自动化系统中的应用为主要目的，围绕参数检测和测量信号分析等信息，获取处理技术进行研究与开发的一门综合性技术。为了监督和控制某个生产过程或运动对象的状态，掌握其发展规律，使他们处于所选工况的最佳状态，就必须掌握描述他们特性的各种参数，这就首先要求检测这些参数的大小、变化趋势、变化速度等等。通常把这种流程中含有检查、测量和测试等比较广义的参数测量叫做检测。为实现参数检测组建的系统称为检测系统或检测装置。检测技术与自动化装置是将自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的复合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义。

1.2水位检测技术的应用与发展

随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新要求，水文观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求。同时当今的工业领域中液位检测对许多自动控制方案来说都至关重要。现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水位监测技术自动化的发展。水位监测是采集、存储、传输、处理等技术的集成。从传统的水位监测方式即人工监测技术分析来看，主要存在以下问题：首先记录方式以模拟方式为主，就是数字方式记录的也很难方便的输入计算机处理，其次数据处理基本靠人工处理判断，费时易错，最后水位信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差，无法适应现代水

文的需求。因此，要用自动化技术促进水位监测自动化的发展。

1.3水位检测系统设计的意义

水位检测系统是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。蓄水池、水塔、水箱等都需要有水位检测。供水系统中有许多设备由于所处地势高，上下极为不便，有时水即将用完或者已经用完也不知道，造成需用水时却水量不足或者无水可用的情况。此外，在向池中注入水过程中，由于不知道水位情况，也就无法控制注水量多少，为了准确掌握水位情况，传统的做法是安排人员进行人为监控，这样不仅会占用人力、物力，还会大大影响工作效率。为此需要对水位监测情况实现自动化监测、数据化、智能化显示、视觉或听觉冲击化报警，实现水位检测一个完整的系统，那么工作人员便可以实现在操作室获知整个设备的水位状况，如此不但大大减低工作人员的危险性，同时更提升了工作的效率及简便性。

2系统方案设计

2.1设计方案

2.1.1硬件电路图

图2.1 方案硬件电路图

表2.1 水箱水位小灯指示表

2.1.2硬件设计原理

方案中的电路共有五个发光二极管，如果发光二极管全部亮，表示水箱中的水已充满。12V电源送到水箱底部的水中，晶体管(T1～T5)只要得到基极电压，就会导通并点亮相应的发光二极管(LED1～LED5)。当水箱中的水到达最低水位C时，晶体管T1导通，LEDl点亮；当水位上升到水箱的1/4时，晶体管T2导通，LEDl与LED2点亮；当水位升到水箱的一半时，晶体管T3导通，则LEDl、LED2和LED3点亮；当水位升到水箱的3/4时，晶体管T4导通，则LEDl～LED4均点亮；当水箱的水充满，晶体管T5导通，五个发光二极管全亮，同时使蜂鸣器发出报警声响。因此从发光二极管点亮的状态，就能知道水箱中的水位。发光二极管与水箱中的水位对应关系如表2.1所示。发光二极管应安装在容易监视的位置。

2.2整流电路的设计

此次电源的设计是将220V交流电压整流成为12V的直流电压，采用了二极管桥式整流电路的方法[1]。

所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。

当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载、D3构成一个回路，输出电

压U

3=U

2

-U

D1

-U

D3

。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻R L、D4构成

一个回路，输出电压U

3=U

2

-U

D2

-U

D4

。