水塔自动控制电路设计

水塔自动控制电路设计

电信08-1班 李海龙 学号：0806110110

题目及要求：

水塔自动控制电路设计（学号9～16）

自动检测水塔水位高低，当水位低于最低设定水位时，启动电动抽水机抽水，当水位达到设定最高水位时，抽水机停止。

摘要：随着当今科技的迅猛发展，传感器的应用可以说已经达到了无处不在的地步，而且它为工业方面和人们正常的生活方面都有非常广泛的用途。迄今为止，传感器的种类已经达到了非常丰富的程度，比如：电阻式式传感器，变阻抗式传感器，光电式传感器，电动势式传感器，热电阻式传感器，热电偶式传感器等等，而且每一种传感器还可以细分为好几种不同的适用于不同工作环境的传感器类型。可以说几乎每一个专用领域都有相应的适应于那个领域以及需要的传感器类型。而且我们知道传感器拥有灵敏度高即测量精确的优点，这无疑对我们的科技发展与进步以及产品的精致程度骑着至关重要的决定性的作用，是当今社会必不可少的！

本次设计要求我们设计一个水塔自动控制电路，要求该电路可以自动检测水塔水位高低，而且当水位低于最低设定水位时，可以自动启动电动抽水机抽水，使水塔中的水位上升，当水位达到设定最高水位时，让抽水机自动停止，从而达到控制水塔中的水位在一定范围内的目的。

关键词：水位监测系统，压力传感器，水位监测电路，水位控制电路，抽水机

一．总体设计的工作原理说明

假设设定的最低水位为H1，对应的压力值为P1，最高水位为H2，对应的压力值为P2

而当前实际水位为H，对应的压力值为P。

首先应该由压力感器测量水位的变化情况，当传感器检测到当前实际水压P低于P1时，说明实际水位H低于设定的最低水位H1，此时将这一变化传给检测电路（具有压力比较功能，能将压力的比较转变为电压的比较，从而通过电压比较器完成比较），检测电路将接收到的这一信息转变成电信号再传给下一级的水位控制电路，当水位控制电路接到这一电信号后则控制抽水机进行抽水，随着抽水机的抽水水位会逐渐升高，当当前实际水位H达到了设定的最高水位H2时，此时的水压P等于最高设定水位H2对应的水压P2，此时压力传感器会发送信息给水位检测电路，水位检测电路再将这一信息转变成电信号传给水位控制电路，水位控制电路在接收到这一电信号后再控制抽水机停止抽水。这样就达到了控制水位的目的。

系统组成原理框图如图所示：

二．各单元电路的说明及结构

1.压力传感器：压力传感器是一种将压力变为代电阻的专用器件，本电路用的是压阻式压差传感器。固定位置或高度的压力在传感器感应膜片上形成相应的水压强，再由压力传感器的感应膜片感生出相应电压，经传感器内部的V/A变送器，压力传感器同时测出水位并自动补偿。压力传感器本身内阻很高，而输出能量较小所以需要接一个前置的高输入阻抗的放大器。其作用是：（1）把高输出阻抗变为低输出阻抗。（2）放大传感器输出的微弱信号。

压力传感器输出的信号可以是电压信号也可以是电荷信号。而本次设计我选用的是输出电压信号。

2.水位检测电路

水位检测电路如图所示，主要有电阻，压力传感器（本设计将其单独列在前面以突出其作用），放大器组成。

3.水位控制电路

水位控制电路由两部分组成：

第一部分：由电阻R9和稳压管D1组成参考电压的产生电路。 第二部分：由迟滞比较器构成的水位范围测量电路。

参考电源产生电路的功能是产生一个稳定的电压作为比较的标准。由于参考电源产生电路的输出端连接上了比较器的输入端，为了防止出现输出电流导致参考电源电压不稳定的情况，本电路采用电阻和稳压管结合的方式构成。其中稳压管稳定电压为8V，而输出VREF=4V。

此电路有两个功能：

(1)确定实际水位与设定水位之间的大小关系。 (2)防止出现跳闸现象。

三．课程设计体会

在这次课程设计过程中，让我感觉紧张而忙碌，不过我感觉还是收获了很多，我去图书馆查阅资料，去网上搜索相关材料，请教老师、同学，并且把教科书也好好的温习了一遍，同时通过这次课程设计我们更好地巩固和加深了对传感器以及其工作电路和工作原理的进一步理解。

在本次设计中，使我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路图的查找及其能实现的功能和电路的工作特点。在设计过程中，要充分考虑电路的可实现性，在保证了电路能够工作的前提下，对电路的稳定性进一步提高。在这次的课程设计中感受到了一定的收获，巩固了这学期所学知识。学会了如何更精确的查找资料，培养了我独立思考和解决问题的能力 。

四．参考文献

《传感器与检测技术》（第二版）徐科军主编，马修水，李晓林等副主编，王化祥主审 电子工业出版社

《自动控制原理简明教程》（第二版）胡寿松主编 科学出版社 百度百科 百度文库

三．课程设计体会

在这次课程设计过程中，让我感觉紧张而忙碌，不过我感觉还是收获了很多，我去图书馆查阅资料，去网上搜索相关材料，请教老师、同学，并且把教科书也好好的温习了一遍，同时通过这次课程设计我们更好地巩固和加深了对传感器以及其工作电路和工作原理的进一步理解。

在本次设计中，使我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路图的查找及其能实现的功能和电路的工作特点。在设计过程中，要充分考虑电路的可实现性，在保证了电路能够工作的前提下，对电路的稳定性进一步提高。在这次的课程设计中感受到了一定的收获，巩固了这学期所学知识。学会了如何更精确的查找资料，培养了我独立思考和解决问题的能力 。

四．参考文献

《传感器与检测技术》（第二版）徐科军主编，马修水，李晓林等副主编，王化祥主审 电子工业出版社

《自动控制原理简明教程》（第二版）胡寿松主编 科学出版社 百度百科 百度文库

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k04x.html