简易水塔水位控制电路_课程设计论文(编辑修改稿)

简易水塔水位控制电路_课程设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

了实际水位 S。 本电路采用的电阻型水压传感器型号为 PT500501，是水压传感器，即传感器的阻抗随 水压的增简易水塔水位控制电路 6 加而增加。 可变电阻 R3和 R4 的作用是通过调节可变电阻的阻值，就可以调 Vs 的范围，也就可以调节水位控制范围。 水位范围测量电路由两部分构成： 第一部分是由电阻 R R2 和稳压管 D D2构成的参考电压产生电路； 第二部分是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，由于参考电源产生电路输出端介入比较器的输入，为了防止出现输出电流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。 其中稳压管的稳压电压为 8V，而输出 VREF1=+8V，VREF2=+4V。 水位范围测量电路的功能有两个： 第一是确定实际水位和水位控制范围的大小关系； 第二是防止出现跳闸的现象。 首先， Vs1 和 Vs2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 VREF2， Vo1 和 Vo2输出都为高电平；当水位高于 S1低于 S2 时， VREF2Vs VREF1， Vo2 输出为高电平， Vo1 输出为低电平；当水位高于 S2 时， Vs VREF1， Vo1和 Vo2 输出都为 低 电平。 本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现。 迟滞比较器 U1 的特性表达式为 迟滞比较器 U1B 的特性表达式为： TV1 =R10*Vs1/(R10+R8)+R8*V1/(R10+R8)=(+)V=(V) TV1 = R10*Vs1/(R10+R8)+0=(V) 由 此可得到回差范围 TV =( TV1 )( TV1 )=（ V） 从 高电平转换为低电平和从 低电平转换为高电平的分界点电压值有 的回差范围，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 TV =( TV2 )( TV2 )=（ v） 水位状态显示电路 本原理图用三个发光二极管表示水位的状态，红色二极管表示正常水位低于 S1简易水塔水位控制电路 7 水位，即缺水状态，黄色二极管亮表明水位在 S1和 S2 之间，绿色二极管亮表明水满状态。 图 显示电路 本原理图用三个 发光二极管表示水位的状态。 由电路输出可列出二极管驱动真值表： 表 二极管驱动真值表 水位 A B 绿灯 D7 黄灯 D8 红灯 D9 SS1 1 1 1 0 0 S1SS2 1 0 0 1 0 SS2 0 0 1 0 0 有真值表可以得出 D7=A” B” ,D8=A” B,D9=AB,(注： A” 表示 A非 ) 此电路有 74LS00 来实现，其拥有四个两输入端与非门，再配合 反相器，就能实现这个电路。 简易水塔水位控制电路 8 电动机控制电路 图 电动机控制电路 及水泵状态电路 水泵开关电路时由 三极管电路和继电器电路构成的。 由于水泵中通过的都是大电流，产生大功率，而直流电源无法提供大电流和大功率，因此水泵需要交流供电，这样一来，电路中的开关必须采用继电器电路。 而一般运算放大器的输出电流无法驱动继电器，因此需要加入电流放大电路。 三极管接为共射极电路，当输入电压为高电平时，三机管导通饱和，可以将输入电流放大β倍；当输入电压为低电平时，三极管截止，无电流通过。 继电器连接三极管的集电极，当有电流驱动时，开关吸合，对应的水泵通电；当无电流启动时，开关断开，对应的水泵不通电，同时在继电器两端并联入二极管进行保 护。 显示电路由发光二极管构成。 通过发光二极管亮灭来表示水泵是否通电，同时由于继电器的驱动电流过大，需要加入限流电阻。 2 本实验所用器件清单及说明 水压传感器 本电路采用的电阻型水压传感器型号为 PT500501，是水压传感器，即传感器的阻抗随水压的增加而增加。 如图： 简易水塔水位控制电路 9 图 水压传感器 产品基本特性： PT500500 系列压力变送器采用高精度高稳定性电阻应变计 /扩散硅晶体 /陶瓷晶体等做为变 压 器的感压芯片，选进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测 量介质的压力转换成4～ 20mA、 0～ 5VDC、 0～ 10VDC、 ～ 等标准电信号。 产品结构采用全封焊结构，使之产品的抗冲击能力、过载能力、产品密封性等性能有了较大提高，产品最高压力可达 150MPa。 产品过程连接部分和电气连接部分有多种方式，能够最大限度的满足用户的需求。 迟滞 比较器 电路组成 迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。 在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。 由于反馈的作用这种比较器的门限电压是随输出电压 的变化而变化的。 它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大提高。 图 迟滞比较器电路 图 传输特性 简易水塔水位控制电路 10 门限电压的估算 由于比较器中的运放处于开环状态或正反馈状态，因此一般情况下，输出电压 vO与输入电压 vI不成线性关系，只有在输出电压发生跳变瞬间 ，集成运放两个输入端之间的电压才可近似认为等于零，即 或 （ 1） 设运放是理想的并利用叠加原理，则有 （ 2） 根据输出电压 vO的不同值（ VOH或 VOL），可求出上门限电压 VT+和下门限电压 VT–分别为 （ 3） （ 4） 门限宽度或回差电压为 （ 5） 设电路参数如图 XX_02a 所示，且 ，则由式 (3)~(5)可求得 ， 和。 传输特性 图 Vi 及 Vo波形图 简易水塔水位控制电路 11 设从 ， 和 开始讨论。 当 vI由零向正方向增加到接近 前， vO一直保持 不变。 当 vI增加到略大于 ，则 vO由 VOH下跳到 VOL，同时使 vP下跳到。 VI再增加， vO保持 不变。 若减小 vI，只要。