电子课程设计--简易水塔水位控制电路

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1、简易水塔水位控制电路 1 摘要摘要:水塔水位自动控制器主要用途是配合水泵，根据水塔水位高低的变化 来启动及停止。它给人们的生活提供了很大便利，适用于工农业及民用自动 供水。 本电路包括水位检测电路，水位范围测量电路，水泵开关电路，显示电 路和电源电路 5 部分。水位测量电路的功能是利用水的导电性检测水位的变 化，水位范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水位范围的确定，应 根据水塔水量来调节中水位探头及高水位探头之间的距离，应调节在水塔水 满后，而水泵不应离水工作为宜，同时利用迟滞比较器的迟滞特性避免跳闸 现象。水泵开关电路的功能是完成控制电路和水泵是否工作，显示电路的功 能是显示水泵是否在

2、工作。电源电路则为以上电路提供直流电源。 以此电路设计成的水塔水位控制器能够在实际生活中发挥很大作用，广 泛用于居民用水、农业灌溉等。它便捷实用的操作为日常生活提供了极大的 便利。 1.系统总体方案设计 1.1 总体设计方案 由电源电路给各个电路提供直流电源， 通过检测电路对水塔水位及范 围的测量，产生不同的电位 Vs,利用迟滞比较器的特性，控制继电器的工 作状态， 从而实现对水泵工作状态的自动控制， 继而达到自动控制水位的 简易水塔水位控制电路 2 目的。 总体方案电路图如下： 图 2-1 1.2 主要单元电路 1.2.1 水位测量电路及原理 水位测量电路如下图所示： 水位检测 电路 水位范

3、围 测量电路 水 泵 开 关 电路 显示电路 电源电路 简易水塔水位控制电路 3 图 2-2 如图中左边电路所示，水位检测电路主要由电阻 R9（R910K）和定 电阻 R14 组成，水位处于不同的位置时对应的 Vs 不同，水位低于 S1 时， VCC 经 R9 和 R14 的电路断路，此时 VsVCC12V，水位高于 S1 低于 S2 时，VsR14*VCC/(R9+R14)=6V,水位高于 S2 时，R14 被短路，此时 Vs 0。通过调节水塔中两探针位置来实现水位范围的控制。水位测量电路如 图中右边所示，它由两部分组成： 简易水塔水位控制电路 4 1.电阻 R1，R2 和稳压管 D1、D2

4、 构成的参考电压产生电路： 2.由迟滞比较器构成的水位范围测量电路。 参考电压产生电路产生两个稳定的电压，分别代表水位范围的上限值 S2 和下限值 S1。由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防 止出现输出电流不稳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。其中稳压管的稳定电压均为+8V，而输出 Vref1=+8V Vref2=12V8V4V 水位范围测量电路的功能有两个： 1. 确定实际水位和水位控制范围的大小关系; 2. 防止出现跳闸现象。 首先，Vp1 和 Vp2 分别输入到运算放大器的反相相输入端，而 Vs 则同 时输入到这两个运算放大器的同相输入端。当水位低于 S1 时，Vs 12VVp24V， V1 和 V2 输出都为高电平； 当水位高于 S1 低于 S2 时， Vp2 （4V）Vs（6V）Vp1（8V） ，V1 输出为低电平，V2 输出为高电平；当 水位高于 S2 时，Vs（0V）Vp1(8V)Vp2(8V)，V1 和 V2 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