太阳能热水器水位报警器
目前我国太阳能热水器市场年增长率30%以上，自1998年起，中国就成为太阳能热水器第一大消费市场，现已经发展成为一个重要产业。目前中国城市家庭中，使用燃气热水器的家族占57.4%，使用电热水器的占31.3%，使用太阳能热水器的占7.6%，太阳能热水器所占市场份额还很小，相对城市来说，农村太阳能市场才刚刚起步，目前存在95%以上的市场空白，农村由于电力及液化气供应方面问题，使用燃气、电热水器不方便，太阳能热水器在农村存在巨大的市场空间，特别是我国加强社会主义新农村建设，农民收入的增加和生活条件的改善带来农村生活习惯及生活方式的改变，使太阳能热水器成了农村新的时尚、新的消费。
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2 电路器件的介绍
2.1 变压器的介绍
2.1.1 变压器的原理及选择
变压器是利用电磁感应工作的，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。
2.1.2 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启动和关闭可以自动控制，由此可使变压器增容40%运行。
2.2 稳压电源的原理与选用
2.2.1 稳压电源的原理
直流稳压电源 又称直流稳压器。它的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。前者表示输入电压的变化对输出电压的影响。纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；后者表示输入电压或负载急剧变化时，电压回到正常值所需时间。直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。前者由变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压。后者以改变调整元件的通断时间比来调节输出电压，从而达到稳压。
从工作方式上可分为：①可控整流型。用改变晶闸管的导通时间来调整输出
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电压。②斩波型。输入是不稳定的直流电压，以改变开关电路的通断比得到单向脉动直流，再经滤波后得到稳定直流电压。③变换器型。不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电，再经变压、整流、滤波后，从所得新的直流输出电压取样，反馈控制逆变器工作频率，达到稳定输出直流电压的目的。
2.2.2 稳压电源的选用
本实验的要求是一个报警电路，并且是一个声光报警电路，在主电路的左半部分是本实验的声音报警电路，此电路要求由一个稳压输出的3.6V直流电压作为电源，所以在设计电路的 过程中需要设计一个稳压电路。根据要求稳压电路设计如图2-1所示：
IR～u1u2Ui＋CVRIZILUZRLUo图2-1稳压电源电路图
2.3 整流电路的介绍
2.3.1 整流电路
（1）整流电路的概念及应用
整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。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（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。 （2）整流电路的分类
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
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率因数较低，网侧电流谐波含量较大。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。按电路结构可分为桥式电路和零式电路，按交流输入相数分为单相电路和多相电路，按变压器二次侧电流的方向是单相或双相，又分为单拍电路和双拍电路。
2.3.2整流电路的选用
因在安全及系统器件等方面需要，要对交流整流。用可控硅组成的可控整流相对用普通二极管组成的不可控整流系统价格较高，二极管组成的整流系统提供的直流电已满足此设计系统要求。为提高电压电流的输出平均值采用全桥整流。其组成主要有四个普通二极管组成。 （1）整流电路的电路图
根据实验课题的要求，本实验的电源要求用12V直流电，所以经过变压后的12V交流电必须经过整流电路整流后才能加到实验电路上。综合各方面的因素，本实验所设计的整流电路如图2-2所示:
(a)
(b)图2-2整流电路的电路图
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（2）整流电路的工作原理
单相桥式整流电路它的作用是将交流电网电压VI变成整流电路要求的交流电压，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。
单相桥式整流电路的工作原理可分析如下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。
综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图2-3。由图可见，通过负载RL的电流VL以及电压VL的波形都是单方向的全波脉动波形。
桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多，但目前市场上已有整流桥堆出售，如QL51A～G、QL62A～L等，其中QL62A～L的额定电流为2A，最大反向电压为25V～1000V。故单相桥式整流电路常画成图2-3所示的简化形式。
2.4 稳压管
2.4.1 稳压管的定义
稳压二极管(又叫齐纳二极管)是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。
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