课程设计

图① 总体设计框图 第2章 水位自动控制装置各单元电路设计

2.1信号产生部分

该部分的目的是产生有效的输入信号。主要原理是利用水的弱导电性。水属于弱导电质，即使这样也可以通过水来传递微弱的电信号。鉴于此原理，初步将该部分设计成由水面的上升与下降来控制电信号的接通与断开：当水位上升时接通电信号；当水位下降时断开电信号。按此析，只要在水塔里放上用来传递电信号的探头，则水位上升到探头位置时接通电信号；水位低于探头位置时断开电信号。把电信号接通时设为有效信号即当作控制信号。在水塔的不同放置几个探头时就可以根据水位的高低接通某些探头和断开某些探头。因此只要知道每个探头的具体位置，在根据其输出电信号的情况就能大致确定水位的位置，将探头输出的电信号当作输入信号经过处理后成为电路的控制信号。 设计该部分主要在于探头个数的选择与探头放置位置的选择。因为探头的个数直接关系到水位检测的精确度：探头个数越多检测点也就越多检测水位就越准确。但如果探头太多就会给其他电力设计带来麻烦：一个是信号处理的输入端要多，一个是水位显示也要相应的增加，加大了工作量。

根据任务设计的要求，假设一水塔高8米，令该水塔水位到达7米或低于1米时报警，也就是说水塔最起码要有7米深，因此可以将探头个数设计为八个，分别检测八个点的水位，原理图如下图②所示。

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a—h为八个检测探头，其中a探头到水箱底部的高度为1米，其他探头一次放置在相差一米的位置上，即只能检测到1—8米的水位。COM为公共电极，接+5V。为了提高精确度，将公共电极尽可能的靠近探头，即使电极与探头的距离尽量小，有利于电信号的传递。当水位上升到套头位置时，+5V电信号经过介质水接通到所在的探头；而当水位下降时断开，因此只要测出哪些探头接通电信号时，就大概可以确定水位的高度。比如说只有abcd有电信号输出，而efgh都没信号(或者说输出低电平)输出时，就基本上可以确定水位在探头d以上e以下，即在4—5米之间，再将该电信号输入到信号处理部分进行处理输出相应的控制信号即可。

图② 探头原理图

2.2 信号处理部分

该部分主要是对输入信号进行处理输出其他电路的控制信号。由于水的导电性十微弱，由公共端通过探头的电信号会很小，不一定能够成为满足电路工作的控制信号，因此有必要先对输入信号进行放大处理。根据元器件的功能可知，晶体管具有放大、饱和和截止三种工作状态，可选用一种状态输入信号进行处理。

图③ 信号处理电路