2007级课程设计报告
液位自动控制
院 （系） 名 称 XXXXXX XXXXXXX 专 业 名 称 电气工程及其自动化 学 生 姓 名 XXXXXX XXXXXXX 学 号 XXXX XXXXXXX
指 导 教 师 XXXXXX XXXXXXX 完 成 时 间 XXXXXX XXXXXXX
考勤 报告成绩 调试成绩 奖励成绩 总成绩
洛阳师范学院物理与电子信息学院2007级电气工程及其自动化课程设计报告
目 录
课题名称：液位自动控制 ..............................................3 1.概述 ..............................................................3 2.系统组成框图 ......................................................4 2.1系统工作原理框图 ........................................... 4 2.2功能原理： ................................................ 4 3.单元电路设计 ......................................................5 3.1 液位传感器基本工作原理 ..................................... 5 3.2液位信号处理电路 ........................................... 5 3.3 液位信号处理电路参数计算：.................................. 6 3.4 控制输出电路设计 .......................................... 6 图3 电器星三角电机控制电路 .................................... 6 3.5浪涌抑制与防雷电路设计 ..................................... 6 3.6系统电源电路设计 ........................................... 6 3.7电源电路参数计算 ........................................... 7 4.系统电路设计 ......................................................7 4.1电路原理图 ................................................ 8 4.2 系统电路布线图 ........................................... 8 5.心得体会 ..........................................................9 附页1 .............................................................10 表1 液位控制系统元器件明细表 ......................................10
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设计任务书
课题名称：液位自动控制
设计要求：
A. 水塔液位自动控制，水不溢出，不缺水，无需人值班看守； B. 液位传感器成本最低； C. 系统电路简单，低成本； D. 符合国家卫生标准；
E. 符合EMC(EMI/EMS电磁兼容)标准;
F. 符合用电安全（外壳安全接地≤4Ω；U、V、W相线对地电阻≥20MΩ）。 已知条件：主要元件液位传感器、继电器G6B、 稳压管LM7812、整流器BB107 、EMC
电磁兼容等。
功能要求：水塔液位自动控制，水不溢出，不缺水，无需人值班看守。
学习要求：了解液位传感器、继电器G6B、 稳压管LM7812、整流器BB107 、EMC电磁
兼容的基本原理；掌握继电器、稳压管、整流器等主要器件参数的测试方法。
1.概述
目前在用的水位控制方式主要有以下几种： 1）电极式水位控制系统：
使用多个电极线与水面接触，探测水位，价格便宜。
缺点：属于开关量控制，无法给出实际水位。探测电极容易腐蚀，安装不便。如有污物会粘附在电极上，使水位失控。 2）浮球水位控制器
分管式浮球与缆浮球。管式浮球适合清水及粘度不大的液体。缆浮球适合污水。 优点：价格适中，可以做出高、低、超高、超低四点控制。
缺点：属于开关量控制，无法给出实际水位。浮球上易粘附污物，使浮球不能可靠动作，管式浮球容易卡滞，缆浮球容易缠绕，所有浮球都有触点接触不良现象。结果都是系统失控。调整控制点（水面高低）很不方便。 3）液位变送器+智能控制器方式
优点：属于模拟量控制，可以实时显示水位数值，对于水位失控或设备故障可以提前预警。集成了双泵智能控制，控制系统接线简单。可设高、低、超高、超低四点控制，控制点（水面位置）在控制器上设定，极其方便。智能控制器可与电脑联网，可以远程监视水位及设备运行情况。 缺点：价格高。 4）超声波液位控制器
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优点：属于模拟量控制，可以实时显示水位数值，对于水位失控或设备故障可以提前预警。集成了双泵智能控制，控制系统接线简单。可设高、低、超高、超低四点控制，控制点（水面位置）在控制器上设定，极其方便。智能控制器可与电脑联网，可以远程监视水位及设备运行情况。探头不与待测物质接触，适合污水及有毒有害液体的液位控制。
缺点：价格高。不适合水面有大量气泡的场合
通过以上对不同液位传感器性能的分析和设计任务书的设计要求，选择电极式液位传感器组成液位自动控制电路。其特点为，液位自动控制，不溢出，不缺水，无需人值班看守；采用电极式液位传感器,该产品执行标准GB/T13638-92，。其工作原理是，通过无缝钢管筒体内所安装预先设定的不同长度的不锈钢电极棒，在水位变化过程中与水接触或脱离，从而向二次仪表送出不同液位的信号（高水位、中水位与低水位），通过二次仪表实现液位显示、自控、满水、缺水报警等，达到确保安全运行，减轻劳动强度的目的。系统电路简单，低成本，符合国家卫生标准。
2.系统组成框图
2.1系统工作原理框图
系统工作原理框图如图1所示。
液位传感
浪涌抑制与防雷 系统电源
图1 系统组成框图
液位信号 处理 器 控制输出 负载 2.2功能原理：
电极式传感器安装在容器的上方，电极插入液体（分高液位、中液位、低液位），使高液位电极对准液体的上限，中液位电极对准液体的1/3处，低液位电极对准液体下限。测量时，电极上通有交流信号电压，当水位上升接触到高液位电极时，该电极就把交流信号电压传输给信号放大器，放大后的信号控制继电器开关停止蓄水。当水位下降离开中液位电极时，该电极就没有信号电压传输给放大器，继电器开始接通蓄水。因此通过水与电极接触与不接触，就可以正确测量出水位高低位置，控制水位在最高液位的1/3以上，保证用户能不间断用水。
1）液位传感器采用电极式液位传感器；
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2）液位信号处理采用BJT放大； 3）控制输出电器星三角电机控制电路； 4）浪涌抑制与防雷EMC； 5）系统电源220V/50Hz市电；
3.单元电路设计
3.1 液位传感器基本工作原理
电极式液位传感器的基本原理是利用液体水有一定水阻的物理性质，设置长度不等的三根导体作为具有相应功能的电极 ，利用液位水位的变化的状态所形成的电信号来完成液位变化转换成相应电信号的电极式液位传感器的功能。 主要技术参数：
1.使用介质：非腐蚀性液体，比重≦1 2.工作压力：≤2.5Mpa 3.工作温度：≤250℃ 4.相对湿度：≤85% 3.2液位信号处理电路
图2 液位信号处理原理图
其工作原理是，无水时，BJT截止，继电器常闭触点接通负载回路，开始泵水。水位上升，水淹没中水位电极（BJT截止）继续上水， 当水上升，淹没高水位电极，高水位电极与低水位电极由水连通，构成BJT固定偏置电路BJT饱和，继电器吸合，常开触点闭合， 电机水泵停止供水。依次循环工作，保证不间断供水。
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