linen-动力学方程
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课程设计任务书
一、
设计课题：缺水报警器
二、
设计内容及要求：
1.
设计要求
：
1.
掌握电子电路的设计方法。
2.
在家用热水器中，当水位太低时，会有空烧危险发生，当汽车在
发动机水箱
缺水的情况下行驶，极易造成发动机损坏。本次设计的缺水报警器，能在水箱
内水位降至最低水位时，
能用液位传感器检测到，
通过相应电路使报警器动作，
发出声光的报警，提醒人们及时加水。
2
．工作任务和要求：
1).
搜集有关
资料，进行方案设计，画出总体设计框图，说明缺水报警器由哪
些相对独立的功能模块组
成，
标出各个模块之间的互相联系，
并以文字对原
理作辅助说明。
2
）进行
电路参数分析，论证，以及电路可靠性分析。
3).
设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。
4).
选择相应元器件。
5
）
在验证各个功能模块基础上，
对整个电路的元器件和布线，
进行合理布局，
画出总体
电路图。
3.
设计说明书正文内容要
求
：
1
）
.
设计目的。
2
）
.
设计指标。
3).
设计方案及论证。
4
）
.
画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过
程及每个模块的功能。
5
）
.
画出各个功能模块的电路图，加上原理说明。
6
）
.
画出总
布局接线图（集成块按实际布局位置画，集成块的引脚须按实际
位置画，并注明名称。
）
7
）
.
元器件清单。
8
）
.
总结。设计过程中遇到的问题及解决方法及课程设计过程体会。
4.
设计说明书格式要求：
设计说明书应包括：序言、目录、摘要（中英文）
、关键字（中英文）<
/p>
、正文
(
含
设计
方案论证，设计及其他说明等（不少于
2000
字）
)
、结束语和参考文献等
内容、并按照封页，设计
任务书、
序言、目录、
摘要、关键词、正文、
< br>结束语、
参考文献和封底的顺序装订。
指导教师
（签名）
：
< br>__________________
学生（签名）
：
__________
__________
2012
年
6
月
7
日
。
1
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序
言
20
世纪
8
0
年代以前，
在生活用品应用自动控制的最先进装置就
是继电器，
它对当时生活质量的提高及节能确实发挥了很大的作用；
传感技术还很少应用到生活中。
但当人们跨入
20
世纪
80
年代以后，
生活用品及卫生节能环保用品随着科技的发展，开始由单一化转变
为多样多
品种高智能化，在这种转变过程中，机电控制系统的许多
固有弊端如体积大、质量重反映
慢、不方便等越发显得突出，成为
了转变的一大障碍。
80
年代后期，市场所需的
“
柔性
”
智能、生活用
品品质提高、节能环保，呼唤智能自
动控制系统的诞生。随着科技
进步模拟电子技术、单片机技术、
PLC
技术、传感器技术日益成熟，
这些技术逐渐投入到生活、
卫生、环保、科技等领域当中，生活卫
生、环抱用品自动控制技术逐步提高。但这些应用
与小生活用品在
控制精度、准确度、使用技术、智能方面尤其是价格方面受限。随
着人们对智能化，方便、简捷、精确度、轻便、美观、性价比等要
求的
提高，新型的感应装置与电子技术随之出现。
。
2
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目
录
摘要
<
/p>
........................................
..........
4
一、系统总体方案
......................................
5
1.1
设计目的
< br>........................................
5
1.2
系统设计
< br>........................................
5
二、设计原理分析及电路设计
............................
5
2.1
工作电源
< br>........................................
6
2.2
工作原理
< br>........................................
6
2.3
主要电路的设计
.
.................................
6
三、电路器件选择
......................................
8
3.1LED
发光二极管
.
................................
..
8
3.2
稳压管
.........................................
8
3.3
二极管
.............
............................
9
3.4
三极管
........................................
10
四、电路原理图
.......................................
12
五．控制流程
.........................................
13
六、设计总结及体会
...................................
14
七．参考文献
.........................................
14
。
3
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摘要
太阳能热水器一般都设在室外或
房屋的顶处，
热水器的水位在使用时
不易观测，
使用水位报警器后，
则可以实现水箱中缺水或加水过多时
自动发出声光报警。
此报警器电路在设计中要求当水位报警器接通电
< br>源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。当太阳能热
水器水箱缺水
，电路能发出声光报警，告知人们应向水箱中送水。当
水箱中的水上升到需要的高度时，
电路发出声光报警，
应停止向水箱
中送
水。
为了适应社会日益增长的物质需求此报警器需要更多更好改
进以满足人们的需求。
关键词
整流电路
稳压电路
电导式传感器
电解电容
稳压管
Summary
Solar water heaters are generally
located in the outdoor or housing at
the top of the water level of the water
heater is in use is not easy
observation,
the
use
of
the
water
level
alarm,
you
can
achieve
the
audible
and visual alarm
automatically when the lack of water or too much
water
in
the
tank.
This
alarm
circuit
when
the
water
level
alarm
when
the
power
is turned on, the main circuit power
indicator light, indicate power is
normal in the design. When a solar
water heater water tank, the circuit
can be audible and visual alarm to
inform the people should be bottled
water
in
the
tank.
When
the
water
in
the
tank
to
rise
to
the
desired
height,
the
circuit
audible
and
visual
alarm
should
stop
the
water
tank
and
bottled
water.
In
order
to
adapt to
society's
growing material
needs alarms
need
more and better improvements to meet
the needs of people
Keywords rectifier circuit voltage
regulator circuit electrolytic
capacitor of the conductance sensor
regulator
。
4
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一、系统总体方案
1.1
设计目的
传感器技术、
数字电子技术与自动控制技术在生产过程、科学研究、现实生
活应用、医疗卫生、环保事业及其他各个领域的应用十分广泛。传感器技术、控
< br>制逻辑电路的设计及门电路芯片的选择是感应自动控制设计的重要环节，
系统设<
/p>
计应满足环保、
实用及课题要求的总体技术方案。
这种专用感应控制装置的设计
可以提升专业知识的运用能力，
< br>促进科技向生活的转化及环保事业的发展，
对提
高生活质
量有重要作用。
数字逻辑电路控制器使近十几年来发展起来的一种新型
< br>控制电路，具有功能齐全、控制简单、抗干扰能力强，价格便宜、重量轻、耗电
省
等优点。
随着热水器的推广普及，
在
没有自来水的地方，
如何使用水泵自动启停抽水
并保证连续供水
是一个现实的问题。
由于热水器的注水箱大多安装在房顶上，
是
否缺水不易观察，
如果使用自动水位控制装置来控制水泵的工作
，
就能够很好的
解决这个问题，给广大用户带来方便。
1.2
系统设计
<
/p>
本课程设计是利用电导式传感器的三个电极设计一个热水器的水位报警器，
通过
传感器将水位变化转化为电信号送到测控电路中，
通过对信号的处理对外在条件
进行操作，可大体用图表表示为：
被测量
输出信号
敏感元件
转换元件
调制电路
二、设计原理分析及电路设计
根据本
实验的内容及原理，
遵循了尽量简便的普遍原则来设计电路图。
本实验要
求：
1
、
当水位报警器接通电源时，
主电路有相应的电源指示灯点
亮，
指示电源正常。
。
5
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2
、
当太阳能热水器水箱缺水，
电路能发出声光报警，
提醒人们应向水箱中送水。
3
< br>、当水箱中的水上升到需要的高度时，电路发出声光报警，应停止向水箱中送
水。
根据以上的实验要求本课题的电子电路可大致设计如下：
2.1
工作电源
电路在工作时通入
220V
交流电，经过变压器变压后成为
12V
交流电，再经过整
流电路整流后
输出
12V
的直流电，电路通入
12V
直流电后发光二极管
VD5
点亮，
指示电源工作正常。
2.2
工作原理
1
、
导电式水位传感器的三个探知电极分别和
VT1
、
VT2
和
VT3
的基极相连。
电
路的电源由变压器降压，
经过整流器电路整流提供。
发光二极管
VD5
为电源指示
灯。音乐集成电路
9300
报警。
2
、
当水位
在电极
1
—
2
之间正常情况下，电极
1
悬空，
VT1
截止，高水位指示
灯
VD8
不亮。由于电极
2
—
3<
/p>
处在水中，由于水电阻的原因，使
VT3
导通，
VT2
截止。低水位
VD9
指示灯也不亮。
3
、
当水位
下降到低于电极
2
时
VT3
截止，
VT2
导通。低水位指示灯
VD9
亮，由
C3
及
R4
组成的微分电路在
VT2
< br>由截止到导通的跳变过程中产生的正向脉冲，将
触发音乐集成电路
IC
工作，随之扬声器发出报警，告知主人缺水。
4
、
同理，
当水位超出电极
1
时候，
VT1
导通，高水位指示灯
VD8
亮，
C2
和
R4
微分电路产生的
正向脉冲触发音乐集成电路
IC
工作，发出报警声，告知主人水
已注满。
2.3
主要电路的设计
变压器的选择
变压器是利用电磁感应原理工作的，
变压器的主要部件是一个铁心和套在铁
心上的两个绕组。
这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，
两绕组间只有磁的耦
合而没有电的联系。其中，
接于
电源侧的绕组称为一次绕组；
用于接负载的绕组
。
6
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称为二次绕组。
经过分析计算查找选用
MM
微型干式变压器，
其功率小，
耗能底，
性价比高，且能满足此
设计系统使用要求。
干式变压器的性能特点
1
、
低压绕组除小容量采用铜导线以外，
一般都采
用铜箔绕制的圆筒式结构；
高压绕组采用分段多层圆筒式结构，使之绕组的安匝分布平衡
，漏磁小，
机械强
度高，抗短路能力强。
2
、可配置低噪音的风冷装置，通过温控器对风扇的起动
和关闭可以自动控
制，由此可以使变压器增容
40%
运行。
本实验要求所加在报警器上的电源电压为
220V
，
但报警器本身所用的电压为
12V
直流电，
这
就要求
220V
电源电压必须经过变压以后才能加在
实验电路上。此干式变压器的输出电压有
12V
和
8V
两种，所以本实验的变压器电路大致如下图所
示：
3.
整流电路的原理与选用
整流电路是
把交流电能转换为直流电能的电
路。
大多数整流电路由变压器、
整流主电路和滤波
器等组成。
它在直流
电动机的调速、
发电机的励磁
调节、
电
解、
电镀等领域得到广泛应用。
整流电路
通常由主电路、
滤波器和变压器组成。
变压器设置
与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输
入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与
整流电路之间的电隔离
< br>（可减小电网与电路间的电
干扰和故障影响）。
整流电路按其组成器件可分为不控整流电路、
半控整流电路和全控整流
电路。
后两种电路按其控
制方式又可分为相控整流电路和斩波整
流电路（见电力电子电路）。
相控整流电
路由于采用电网换相方
式，不需要专门的换相电路，因而电路简单、工作可靠，
得到广泛应用。但相控整流电路
在控制用
α
较大时，功率因数较低，网侧电流
< br>谐波含量较大。因而在大功率调速传动中，
低速运行时，
采用斩控整流电路可解
决功率因数变坏的问题。
整流电路是电力电子电路中最早出现的一种，
它将交流电变为直流电，
应用
十分广泛，电路形式各种各样；按组成的器件可分为不可控、半控
和全控三种，
。
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linen-动力学方程
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