开题报告-基于555时基电路水位检测与控制系统设计.docVIP

选题的依据及意义： 选题依据 供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对城市供水提出了更高的要求，要满足及时、准确、安全保证充足供水，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行水塔及水库水位控制自动化系统的改造。 现今社会，自动化装置无所不在，在控制技术需求的推动下，控制理论本身也取得了显著的进步。水塔及水库水位的监测和控制，再也不需要人工进行操作。实践证明，自动化操作，具有不可替代的应用价值。水塔及水库水位自动控制器，具有适应各种液体液位的检测和控制的功能，是可以投入实际生产的产品。 水位控制系统有两种：人工控制和自动控制。单纯的手动控制，对人的要求水平较高，控制的精确度不能保证，长期工作会影响工作效率和工作质量。而单纯的自动控制，不适应设备的维护和调试。需一种集人工与自动为一体控制方式，其通用性更强。要实现上述控制系统的核心是选择好一款控制器。本次设计任务就是基于555时基电路水位检测与控制系统的水位控制器就是基于以上现实因素而设计的。实现水位自动控制系统，用以解决人工操作的不精确性和不及时性所带来的一系列问题。 选题意义 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555[1]。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路，它的设计新颖，构思奇巧，用途广泛。采用555定时器实现水塔水位的自动控制，能设计出一种成本低、高实用价值的水塔水位控制器。它能自动完成上水停水的循环，保证液面高度处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，适用于各种高层液体储存的理想设备。 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 国外外研究现状 在国外，美国和日本是较早开始水位自动化技术研究的国家。对于水位的监控系统的开发和研制，国外发达国家始终处于领先地位，其特点是：系统发展比较完善，传感器测报设备先进可靠；通信方式多样化且十分先进；分析预报技术成熟并积极采用各种先进技术。在监测设备方面，国外的数据采集终端除了具有数据的自动采集、存储、处理和传输这些基本功能外，在传感器集成、多参数采集、监控设备智能化方面技术也比较成熟。 国内外研究现状 水位的实时测量与自动控制在生产和生活实践中起着举足轻重的作用，国内和国际上早已形成了许多水位测量的传统方法[2]，而且根据应用场合和要求不同，传感器的各项技术指标也有较大差别。 目前，根据国内外的水位测量方法以及原理大致可分为如下四种类型：1．非接触法：超声波、声学、电容接近式、射频和微波法、核辐射法；2．插入探头法：包括尖端敏感型、电容型、倾斜式；3．流体静压头压力检测；如应变计和电容压力传感器；4．机械法：浮子法、平衡浮子法和称重法。近几年来，随着材料工艺技术和微电子技术的快速发展，水位测量也出现了很多新方法，例如磁致伸缩法、光纤光学法等等。 然而各种传统水位传感器在结构、精度等方面存在较大差别，但大都采用了以标准模拟量作为远程信息传输的变送器结构通过信号电缆进行远传，输送给操作台的显示单元或计算机终端进行水位，然而这种结构本身却存在着诸多弊纵观传感器的长远发展趋势和经济社会发展的需要，水位传感器的发展越来越呈现出如下一些趋势特征： 提高工作的安全性、稳定性和可靠性，尤其是长期工作条件下的上述性能， 这样不但可以降低故障率，同时还可以降低日常维护费用； 进一步提高精度要求； 输出信号数字化，并采用标准的数字传送接口协议，便于传送和处理； 由于适用的范围越来越广泛，造价也成为一个重要的考虑指标，新型的水位传感器，在满足性能要求的同时，必须进一步降低成本，以便更利于推广使用。 [4]，在水位低于下限水位时水泵启动，抽水至水箱；当水位超过上限水位时，水泵停止工作，以此来达到调节水位的效果。同时，熟悉各电子元器件的功能及电路设计与PCB板的制作。 本课题研究方案 水位控制器的系统方案 单元电路的设计与元器件选择 水位控制器由水位测试、输出控制两个部分组成。水位检测部分是由3个水位测试点、555时基控制电路组成的。它是把水位变化为555时基电路2脚和6脚的电位变化，从而控555时基电路的输出，再通过继电器来控制水泵的启动和停止。555时基电路内部电路组成部分及工作过程分析。 电磁继电器的构造：如下图所示，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点。电磁继电器工作电路可分为低压控制电路和高压工作电路组成。控制电路是由电磁铁A、衔铁B、低压电源E1和开关组成；工作电路是由小灯泡L、电源E2和相当于开关的静触点、动触点组成。连接好工作电路，在