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【电子技术实验设计】简易水位控制器设计报告
一、设计任务与要求2.控制要求3.备用泵控制要求
二、成果摘要引言系统概述任务分析与设计方案确定水位与电机的开与关的关系
功能块的划分与实现方式(1)降压整流电路:(2)控制电路:⑶水位检测
1.3 整体方框图及工作原理⑴本设计的原理方框图如图1-1所示2)总体工作原理介绍电机故障检测与备用电机的投入原理:
2 单元电路设计降压整流电路设计
工作原理主要元器件参数选择降压变压器TF1的选择
滤波电容C3的选择2.2 控制电路的设计工作原理NE555系列芯片简介NE555的特点有:
一、设计任务与要求
简便水塔水位控制器具有四个水位检测输入由低到高分别为H l、H2、 H3、H4380V交流航动功率为10KW的电机电动机分别为M l、M2;控制根器据水位状态控制电机工作
2.控制要求
水位检测,要求不受长期水泡工作环境影响;当水位低于H 1时,M l与 M 2同时工作;当水位高于H4时,初 与 M 2同时 停机;当水位由H 1上升到H 3时,关掉M l;当水位由H 4下降到H2时,打开M1;
3.备用泵控制要求
当两台工作电机任一台发生故障时,应能检测出故障并使备用电机投入工 作,备用电机投入后,对故障电机有相应指示。
二、成果
三、主要参考文献 [1]彭介华.屯子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,1997 [2]康华光, 数字电子技术,北京:高等教育出版社, 摘要 本课程设计的任务是实现简易水位控制器是在掌握数字电子技术相 关知识的前提下 进行的一项理论与实践相结合的活动。 基于对555芯片和 低压继电器的学习和了解 本设计采用NE555芯片结合继电器和接触器及 浮力开关来 实现水位的检测与对电机的自动控制和保护。为了证明设计的 可行性 〜本设计使用Multisim软件对芯片控制电路进行仿真 〜并在文中 附上仿真结果。 本文为课程设计的说明书 〜其主耍介绍了本设计是如何运 用数字电子及其他相关技术实现水位的控制 〜并详细介绍了各功能块的实 现方式和原理 〜以及所用到的元器件等。 引言 本设计使用数字电子技术和继电器、接触器等相关知识,实现对水位对电机的 控制。 课程设计相对以往的课堂教学对我们提出更高的要求, 需要基于所学或将要 学的专业知识进行灵活运用,并最终形成一•个完整的产品。 在本课题的设计中,由 于考虑到设计周期等限制, 以及任务要求的局限性,仅仅设计了一个原始系统来达 到题目要求 在设计中使用Multisim仿真软件对系统可行性进行分析 并尽可能考 虑到在实际运行中可能出现的问题 保证设计出的产品能够正常运行。 但是由于知识和能力有限,其中有诸多不完善之处还需改善。 系统概述 水位控制器是日常生活中常见的自动化器械 本课程要求运用数字电子技术等 知识设计一台水位控制器。 根据设计要求,此系统采用强弱电结合。 弱电部分由 - 降压整流电路 - 555触发电路(NE555) - 继电器(KA) - 浮力开关等组成。 其中降压整 流电路为整个控制电路提供直流电压 触发电路NE555根据其触发特性对水塔所 处的水位进行检测。 强电部分由熔断器、交流接触器(KM)和电机等设备构成。1 任务分析与设计方案确定 本课程设计的主题是设计一个简易水位控制器。 水位控制器是运用电力电子相 关技术完成水位的检测和控制电机的启动与关闭,以及故障电机的保护和备用电机的投入等一系列自动化工作。 从任务的控制要求来分析,设计的系统需要在指定的 水位实水位(低到高H1现两台电机的启动与关闭,H4)与电机的开与关的具体关系如 水位与电机的开与关的关系 触发水位水位上升?水位下降?水位上升?水位下降?H1开开开开H2开开开关H3关关开关H4关关关关 由表可知,两台电机的开与关在水位从H2至IJH3的过程中是不同的, 故本设 计使用两个芯片分别负责控制两个电机。 在众多芯片中采用NE555芯片构成RS触 发器作为控制部分的核心。 由于控制部分涉及芯片和小功率继电器线圈 - 所以必须 使用小于24V的电压源驱动 - 而电机电动机要求10KW的功率,必须采用三相异步电机,故需要三相电源驱动。 那么弱电部分可以从220V市电中采用降压变压器取得电能 强电的控制部分可以使用直接从与电机连接的三相电源中, - 引出两相与降 压变压器高压端相连的方式获得220V电压。此外,控制部分还必须对电机拖动部分进行控制 那么可以使用中间继电器做 强弱电的桥梁来实现弱电对强电部分的控制。但对于电机故障和备用屯机的投切问题,可以在电机控制部分配置交流接触器结合熔断器来实现该要求。此外,在水位 检测输入端口的设计上,为了保证了检测端口不会受到长期水泡的影响。故采用金 属不锈钢等抗腐蚀材料,和利用浮力原理控制导线闭合的低压器件作为检测端口。 功能块的划分与实现方式 现根据前文的任务分析,对本设计的功能块划分和实现方式进行具体的阐述。 首先在弱电部分电路按功能划分后每部分的实现方式如下: (1)降压整流电路: 采用降压变压器从220V市电中取得电能。 并用四个1N4002极管,一个电容组成电容滤波电路对低压交流电进行整流和滤波。 为控制电路提供稳定的直流电。 (2)控制电路: 采用两个NE555芯片分别构成RS触发器作为核心控制部件。 其 信号端与水位开关电路相连,输出端与继电器线圈相连。 由于本系统要求弱电控 制强电,而中间继电器的作用正是在回路中实现用小电流、低电压来控制大电 流、高电压设备。 所以采用小功率中间继电器作为两者的纽带。 ⑶水位检测 电路:采用市场上流行的浮力开关放置在水塔的指定水位处。 开关两互相配合实现备用电机的投入和故障电机的指示。 同样,在每个部分电路与电 源直接相接处申联保险丝以保护设备。 1.3 整体方框图及工作原理 ⑴本设计的原理方框图如图1-1所示由于整流后的直流实际是脉动的,也就是直流的波形不是平宜的,因此使用大 容量电容并联在电路中,在电压的波峰时储能,在波谷时放能,使脉动的直流电压波形接近平直 根据以上原则选择的变压器参数如表2-1所示 型号输入电压输出电压输出电流输出TF66 X32110V/220V12V3A 滤波电容C3的选择滤波电容的选择适合恰当直接影响到弱电部分电路能否正常运行。常用的滤波 电 ,容为瓷介质电容,这里选择型号为X7R(稳定型)瓷介质电容,其大小为22() 2.2 控制电路的设计本设计的控制电路由两个NE555芯片、两个电容、两个NPN型三极管、两个 1N4002型的二极管、四个接触器和14个电阻构成 3.其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时帖确度高、温度稳定度佳,且价格便宜。 ?NE555引脚图和功能表 NE555芯片管脚图如图24所示。各管脚的配置说明如表2-2所示。功能表如 表2-3所示。 |
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