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1、一、设计任务设计一个水槽液位控制器，自动控制水槽液位在高水位和低水位之间循环流动。基本功能如下：1 .如果水位低于低水位（点）则水泵抽水，使水槽的水位上升。2 .如果水位高于低水位而低于高水位时，水泵继续抽水，使水槽水位继续上升。3 .当水位达到（或超过）高水位时，水泵停止抽水，同时触发电磁阀打开放水，使水 位下降。4 .当水位下降到低水位时，电磁阀关闭，同时水泵又开始抽水，使水槽的水液位上升 完成一个周期的循环。二、设计目的1 .了解接触器、电磁阀、水泵等器件的基本原理2 .了解实验中水位控制的原理3 .能够独立进行电气实验的接线和调试，并对实验结果进行分析4 .能够独立制作实验小板，利用实
2、验台上的资源自行设计实验三、设计方案选择1.集成电路设计方案根据任务设计的要求我们得到水位控制的时序图如图1.1所示：图1.1水位控制的时序图（1）基本原理在图1.1.1中系统主要由水槽、电压比较器、隔离保护和驱动电路、直流继电器 控制电路、水泵、电磁阀组成。其中，电压比较器是该系统核心部分，高低水位的电压通 过与基准电压比较输出逻辑信号，控制直流继电器的工作，实现水泵的通断，以实现水槽 中的水位进行上下移动。当水位低于低水位LL时，高、低水位的两个电压比较器同时输出控制直流继电器J2都工作，控制交流接触器KM工作并自锁，让水泵抽水和关闭电磁阀，使水槽液位上升J1、当水位上升到达低水位时，低水
3、位的电压比较器输出状态反转，控制KM电路的直流继电器的触点J1断开，但由于交流接触器 KM电路有自锁，所以水泵还继续抽水，让水液 位继续上升。当水位继续上升到达高水位 LH时，高水位的电压比较器输出状态反转，对应于直流 继电器J2的触点断开，使交流接触器停止工作，则水泵停止抽水；同时打开电磁阀放水， 使水位下降。只要水位一直低于高水位，则高水位比较器输出状态又发生反转（即 J2工 作）。但此时低水位控制的直流继电器 J1还处于断开状态，所以水位还是继续下降。只有 当水位到达低水位时，即低水位比较器输出状态也出现反转（即J1工作），使水泵得电抽电源模块隔离保护驱动模块控制部分（2）控制原理：低于
4、低水位LL时：水泵抽水，水槽液位上升，如图1.2.1所示:直航电源模用AC7ID%曲木忖梢*Lh电压比较器1*隔离保护*驱动用部fII流也源模块水泵低水位信号才1电:比较器2*隔再保护*印动电疏电限阀工QU水，水位上升，系统完成一个循环。图 1.2.1到达低水位LL时：水泵抽水，水槽液位继续上升，如图 1.2.2所示:高水位倍%At n嗔图 1.2.2到达高水位LH时：水泵停止抽水，电磁阀放水，液位下降，如图 1.2.3所示:图 1.2.4IM HAC 3WVQLJ电磁阀低于高水位LH,高于LL时:AC MQV图 1.2.3电磁阀放水，液位继续下，如图1.2.4所示:电压比较器个水位V号UC
5、31bi1八3。低水位情号高京拉特电压比较舞I区水位推号直流通她横堤且漪电獴模块直流电沏模境宜的电源模块直流电源横跳直流电猿归块电压比较器之电压比较器I电压比较器2电压比较果2隔高保护喝离保护里油电整-他助电路-更M电路隔离保护师动电路隔离保护隔禹保护驱动阻路隔离保护驱动也路到达LL时：水泵抽水，水位上升如图1.2.5所示:MH电破胭图1.1水位控制时序图通过水位控制时序图我们可得到表一:2.组合逻辑电路根据任务设计的要求我们得到水位控制的时序图如图1.1所示:水位*启动图 1.2.5由此我们可得到集成电路的电路图，如图1.2.6所示:低水位高水也信工 Lnf隔离保护电压比较器1XC J1WV
6、QLI仙水位信号6 电压比较器2f隔高保护直流电源模地直流电源模块震动电路驱动电路高水位低水位水泵工作状态未到未到工作未到到达工作保持到达到达人1作排水未到到达小_L作雌未到未到工作表一通过逻辑抽象，将水位未到达视为 1,到达视为0,水泵工作视为1,不工作视为0 可得到以下逻辑关系图，如表二所示：高水位低水位水泵工作状态111抽水101保持000排水100保持111抽水选用SR寄存器表二.逻辑关系图。具功能表如卜表3S，R, 1Qn-l11QJ保持0110宜11001清。00不允许不允许不允许表三.SR寄存器功能表根据SR寄存器的功能以及水位控制器的逻辑表（表 2）比较后: 一个非门，变化过程
7、如卜表4我们在低水位前装11-01抽水1011保持0010排水10-10保持11-01抽水表四3.方案设计的选择经过上面的比较我们发现组合逻辑电路更为简单和方便，所以我们选择组合逻辑电四、电路设计1 .电路原理图：高水位低水位水泵工作状态电源部分原理图如下图4.1所示：220V交流电通过变压器转变为9V交流电，经过桥 堆整流后变为直流电，经过电容滤波后，接入芯片7805三端稳压集成电路输出+5V直流电, 在经过电容滤波输出稳定的+5V电压。图4.1电源原理图电路部分原理图如下图4.2所示：图4.2电路原理图和图4.2.2所小:图4.2.1电源仿真图2 .电路仿真图：如下图4.2.13.仿真数据
8、VCC2 忖221g图4.2.2电路仿真图:如下图4.3所示:T1XHM1-寺crcuiti I居 申汨由立图4.3仿真数据五、硬件制作及调试1.所需兀器件：如表六元器件名称备注电阻1K电阻1个，10K电阻2个三极管8050型1个继电器5V继电器1个陶瓷电容100uF2个电角单电容100pF2个二极管4个稳压器7805型号1个集成芯片74LS00型号1个表六元器件2.元器件布局图：如下图5.2.1所示图5.2.1元器件布局图3.焊接结果：如下图5.3.1所示中口QQSQ由10089QQQ 口门0Q 口口芯oQoasomooqoo 口 Qocr I 9口oQQom SOS aaoQQ 88 88
9、00。？ F，sss.Q 口口J:图5.3.1焊接结果图4 .调试结果：调试结果良好，可完成功能。5 .调试中遇到的问题：调试过程中发现有些元器件的焊接点没有焊上，有的连线出现错误，更严重的是稳压 管的输入和输出连接了，没有完美的考虑整体的布局，导致跳线有三根有点多了。6 .解决方法：调试无法实现功能，查找是否是焊接哪里的错误，找到错误把焊点消除再重接焊接， 如果遇到元器件损坏就需要更换元器件，更换后想好接口在焊接。六、总结第一次自己用电路板焊接，布局，画原理图，焊接，有点过于生疏，刚开始容易布 局不好，跳线过多，第一次焊接，焊接的结果也不是很好，有点粗大不均匀。但结果总 体还是好的，实现了水槽液位控制的功能，虽然有所欠缺，但在今后的练习和实验中相 信能够越做越好。七、参考文献1电工技术林育兹科学出版社2006年2水槽水位液位控制设计论文一一百度文库链接：http:mqB8nX9w92XRsNe5-uC7TGo7hCkDSh7_o6B4DxXdRLmKo8N1pu