电子技术课程设计-水塔水位控制器的设计
22页1、课 程 设 计设计名称 水塔水位控制器的设计全套设计加扣3012250582 学年学期 2013-2014(上) 课程名称 电子技术课程设计 专业年级 电气112 姓 名 学 号 提交日期 2014.1.3 成 绩 指导教师 水利与建筑工程学院水塔水位控制器目录1设计任务与要求42方案比较与论证521各种方案比较与选择522方案证论53总体设计框图64选择器件65单元模块设计851信号产生部分852信号处理部分953水位显示电路1054 电机控制电路1055 报警控制电路126最终电路以及仿真结果137结论148设计总结15参考文献16附 录17致 谢21水塔水位控制器设计摘 要在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量与监控。水位控制在日常生活中的应用也相当的广泛,比如水塔,地下水,水电站等情况下的水位控制。而实现水位监测可以有多种方法实现,比如机械控制,逻辑电路控制,机电控制等。本文采用数字电路进行主控制。在水塔上安装一个自动测水装置。利用水的导电性能,连续地全天候地对水位进行监测,把测得的水位变化转换成相应的电平信号,主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后,对电机进行控
2、制。以完成相应水位显示、故障报警等一些任务。完成对水塔水位的控制。关键词: 水位控制 数字电路 74LS147 编码器 1设计任务与要求11设计并制作一个水塔水位控制器该控制器具有四个水位检测输入,由低到高分别为H1、H2、H3、H4;功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2;控制器根据水位状态控制水泵工作。12控制要求1水位检测,要求不受长期水泡工作环境影响;2当水位低于H1时,M1与M2同时工作;当水位高于H4时,M1与M2同时停机;3当水位由H1上升到H3时,关掉M1;4当水位由H4上升到H2时,打开M1;13备用泵控制要求当两台工作水泵任一台发生故障时,应能检测出故障,并使备用水泵投入工作,备用水泵投入后,对故障水泵有相应指示14题目评析该题目的选取充分考虑到水位控制器在现实生活中的广泛应用,结合生活经验以及所学知识。利用74LS147编码器实现了对水位的监控和电机控制。该电路简单明了,难点在于逻辑电平信号的产生,以及编码器逻辑电路的设计。该设计具有使用简单,性能可靠,制作成本低廉,便于实现自动化等一系列优点。该控制器适用性强,抗干扰能力强等优点。2方案比较与论证21各种方案
3、比较与选择方案一:通过浮球开关来控制水位。利用电缆式浮球开关,通过一弹性电线与水泵连接。该控制器浮球易受外界杂物影响其稳定性,特别是纤维状的杂物缠绕而有失误,同一小水箱里不宜使用多个,否则会相缠绕。使用寿命相对短些,而且多数直接接220V,存在一定的安全隐患终有一天因为电线破损而漏电伤人。方案二:采用555电路的电子水位控制器,该控制器采用555定时器作为主控电路的核心,该方案在555定时器的设计上比较难以实现。方案三:基于74LS147编码器电路实现水位控制。该电路在实现过程中,相对简单,成本低,可靠性高,安全便捷。因此将该方案确定为最终方案。22方案证论该方案是基于74LS147编码器电路实现水位控制。当水位处于不同水位时,把测得的水位变化转换成相应的电平信号,主控电路根据电平信号经74LS147编码器编码后,实现对电机进行控制。以完成相应水位显示,故障报警等一些任务。完成对水塔水位的控制。方案电路简单,实现简单,在同类功能的控制器中,成本低廉,可靠性也能满足一般用户的基本要求。每部分电力都有其相应的功能:首先由信号产生部分产生整个电路的输入信号,该信号经过信号处理部分处理后输出其
4、他电力的控制信号,控制其他电力工作:电机控制电力部分接受到由信号处理电力输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水,使水位上升,而水位的变化又直接关系到信号的产生,因此有一个循环的过程,即使水位保持在一定范围内;水位显示电路接受到有效信号后驱动显示器工作使其显示该时刻的水位;水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作驱动报警器报警。由“信号产生、信号处理、电机控制 、电机、信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。3总体设计框图由任务分析可知,该设计电路主要有三个功能:电机控制、水位显示与报警。而要有这些功能就必须要有使其工作的控制信号,所以首先就必须要有输入信号,因为任务要求是自动控制所以输入信号也必须由电路自己产生而不能人为加入。水位控制器主要由水位传感器、电源电路和控制电路三部分构成。整体电路框架如下图所示。 图 3.1电路设计图4选择器件1)本次课程设计所用器件如下表: 表4.1 元器件型号名称数目74LS04非门474LS08两输入与门274LS20四输入与非门274LS147优先编码器274LS32两输入与门2图4.2 74LS147逻辑符号2) 74
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