太阳能自动水位控制系统设计 传感器与检测技术 课程设计.docVIP

传感器与检测技术 课程设计（论文） 题目： 太阳能自动水位控制系统设计 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 　　　　　　　　　　　教研室：测控技术与仪器 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论 文）题 目 太阳能自动水位控制系统设计 课程设计（论文）任务 设计一个太阳能水位自动控制系统，当水位过低时，通过控制电池阀进行自动上水，当上满水时自动关闭。传感器可采用压力传感器等。设计信号转换电路、放大滤波等电路，最后将水位（压力）信号转化为电压信号输出；设计控制电路，控制开关可采用继电器等。控制输出可采用窗口比较电路。根据测量的压力，输出不同的电压；电路板焊接后，在实验室测定（可不用标定）。 （1）技术要求: 环境温度：-20～+60(C； 测量范围：0～第1章 课程设计的方案 4 1.1 太阳能热水器概述 4 第2章 总体方案设计 4 第3章 太阳能热水器自动水位控制设计过程 6 3.1 太阳能热水器自动水位控制设计 6 3.2太阳能自动水位控制系统元器件参数的确定： 8 第4章 元器件清单 8 第5章 设计总结 9 参考文献 10 第1章 课程设计的方案 1.1 太阳能热水器概述 太阳能热水器作为三大热水器之一，因其无污染、使用方便、长期投入成本低等特点，而越来越受到人们的青睐，但与之配套的控制器却还一直处于研究和开发阶段，为解决水温水位的自动控制问题，提出了以西门子LOGO!为控制核心。结合水温水位传感变送技术。设计了具有水温水位控制的太阳能热水器自动控制系统，该自动控制系统不仅可全天候不间断提供热水，而且具有防止空烧和高低水温水位报警功能;实践证明，该热水器可提供0～99的水温自动调节和20％～100％水位自动控制功能，能满足家庭和工业环境的实际应用。 图 2.1 框图 用应变式压力传感器，即电接点压力表，（在弹簧管式压力表上附加电接点而构成的传感器），它两个电接点分别由指针上所附有的接触器和高低值限定器构成。上下限的压力值可以调整，当指针到达报警上限压力时，上限电接点动作，从而使相应的控制电路起作用发出报警信号。下限的工作原理同上限一样。 方案二 太阳能热水器的水位与压力信号有线性关系，因此压力信号能间接反映水位，可用SP30C压力传感器将水位的高度转变成压力信号后的信号转变成电压信号进行输出，再经过滤波电路滤除干扰，经放大电路将信号放大并输出某时刻水位所反应的电压。再经窗口比较器将某时刻反映的电压值与设定值进行比较，最终实现对继电器的控制，即实现对太阳能热水器的上水或停水。其工作过程如框图: 图 2.2 框图 方案一中电接点的通断由压力表指针带动，所以开闭动作缓慢。如果接点上的电流过大或是有感性负载的直流，就会在断开的瞬间产生火花或损坏接点，即使压力开关上的电接点常有加速动作的弹簧元件，使其开闭迅速而彻底。但这往往会加大切换差。方案二的控制精度高，控制系统稳定，传感器SP30C的价格比较便宜，使用温度范围符合要求。经过对比，选用方案二来实现太阳能热水器的自动水位控制。 第3章 太阳能热水器自动水位控制设计过程 3.1 太阳能热水器自动水位控制设计 太阳能热水器自动水位控制系统采用SP30C系列压力传感器应用电路 ，SP30C系列压力传感器的额定压力，对于501为正负0.5kgf/cm2(1kgf/cm2=100kPA),对于102为正负1.0 kgf/cm2；使用温度范围为-20到+80摄氏度，满标度电压为60到140毫伏；失调电压为0到正负20毫伏；桥电阻温度范围为5千欧姆加减1千欧姆，驱动电流为1毫安，电路中的A1构成的恒流源电路，调节RP2为SP30C传感器提供1MV的驱动电流。由于SP30C无调零电路，因此，采用A2构成调零电路，调节RP1使输入为0时输出也为0.A3,A4,A5构成仪用放大器对SP30C的输出信号进行放大。使最终的输出电压为1到5伏。将放大电路的输出的信号送到窗口比较器Ui端，它由两个电压比较器和一个与非门构成。电源E和稳压管VS及电阻R1,R2和RP构成基准电压电路。下限比较器的反相输入端的基准电压为Ur2=E-UZ,上限比较器的基准电压为UR1=UZ*RP/(R1+RP)+UR2=K*UZ+UR2 当ui UR2时, U01=1, U02=0, 则U0=1 当UR2uiUR1时，U01=1, U02=1，则U0=0 当uiUR1时，U01=0，U02=1，则U0=1 窗口的位置由UR2，UR1的值确定，当U0=1，控制开关打开，进行放水，当检测