【正文】 17 結(jié)論 ................................................................. 17 本設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn) ................................................... 17 心得體會(huì) ............................................................. 17 參考文獻(xiàn) .................................................. 19 附 錄 .................................................... 20 第 1 頁(yè) 摘要 ： 本課程 設(shè)計(jì)的任務(wù) 是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易水位控制器 ， 是在掌握數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)的前提下進(jìn)行的一項(xiàng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的活動(dòng)。 二、成果 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，不少于 6000字， 用 A4紙裝訂打印。課程設(shè)計(jì)相對(duì)以往的課堂教學(xué)對(duì)我們提出更高的要求，需要基于所學(xué)或?qū)⒁獙W(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用，并最終形成一個(gè)完整的產(chǎn)品。強(qiáng)電部分由熔斷器、交流接觸器（ KM）和電機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。那么弱電部分可以從 220V 市電中采用降壓變壓器取得電能，強(qiáng)電 的 控制部分可以使用直接從與電機(jī)連接的三相電源中引出兩相與降壓變壓器高壓端相連的方式獲得 220V 電壓。 為控制電路提供穩(wěn)定的直流電。電機(jī)控制電路則直接從高壓端與電網(wǎng)中的兩相連的降壓變壓器獲取 220V電壓。同樣 ， 在每個(gè)部分電路與電源直接相接處串聯(lián)保險(xiǎn)絲以保護(hù)設(shè)備。本設(shè)計(jì)使用帶電磁脫扣器的斷路器 QF 做過(guò)載和短路保護(hù)，使用電流互感器和電流繼電器 并聯(lián) 做斷相保護(hù)。 Es 為負(fù)半周時(shí)，對(duì) D D4加正向電壓， D D4 導(dǎo)通；對(duì) D D3加 反向電壓， D D3 截止。常用的濾波電容為瓷介質(zhì)電容，這里選擇型號(hào)為 X7R（穩(wěn)定型）瓷介質(zhì)電容，其大小為 220? 。 ，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 Pin 3 （輸出） 當(dāng)時(shí)間周期開(kāi)始 555 的輸出腳位 。 Pin 7 （放電） 這 個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為 ON 時(shí)為 LOW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF 時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 首先，先闡述水位開(kāi)關(guān)的閉合對(duì)芯片的輸出端電位的影響規(guī)律。其工作過(guò)程是：當(dāng)水位超過(guò) H4 時(shí)→對(duì)應(yīng)的浮力開(kāi)關(guān)閉合→通過(guò)三極管 Q1 集電極的電位的突降→與其集電極串聯(lián)的繼電器 KA3 無(wú)電流流過(guò)→對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)殚]合→由繼電器 KA4 自鎖→ IC2 管腳 4 電位保持。由 表 23可知此時(shí) 555 的輸出端 3腳的電位為 0V。 表 24 中間繼電器參數(shù)表 型號(hào) 線圈電源 線圈功率 觸點(diǎn) 額 定電流 觸點(diǎn) 額定電壓 JRX13F1 6110V 5A 250V 水位開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期的水位監(jiān)測(cè)部分是利用水電阻對(duì)電位的影響實(shí)現(xiàn)的，后在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)這種方式是不穩(wěn)定的，于是通過(guò)搜索資料，決定采用浮力開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體型號(hào)是上海質(zhì)諾電子科技有限公司生產(chǎn) 的 SCF 系列浮力開(kāi)關(guān)，外觀如圖 26所示。為了實(shí)現(xiàn)對(duì) 380V 電 機(jī)拖動(dòng)電路的控制，本設(shè)計(jì)采用交流接觸器（ KM）。同時(shí)，當(dāng)繼電器 K3 通電合閘后，常閉觸點(diǎn) K33打開(kāi)，時(shí)間繼電器 KT無(wú)電流流過(guò)，馬上復(fù)位退出工作。具體電路連接方式如圖 29 所示。所選熔斷器參數(shù)如表 17 所示。 穩(wěn)定性高，對(duì)電機(jī)的短路、過(guò)載、斷相都采取了保護(hù)。 設(shè)計(jì) 期初在方案確定時(shí)發(fā)覺(jué)該任務(wù)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，但是隨著設(shè)計(jì)的深入，問(wèn)題不斷出現(xiàn)。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，最艱難的就是在解決 M2 電機(jī)在從水位 H4 下降到水位 H1 的過(guò)程中如何保持停機(jī)的問(wèn)題，期初我和其他人一樣忽視了這個(gè)過(guò)程，而當(dāng)我使用Multisim仿真水位下降的過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)情況和我預(yù)期的不一樣，此時(shí)我開(kāi)始思考這樣做 會(huì) 對(duì)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生什么影響，通過(guò)多方面查找資料后得出大功率電機(jī)頻繁啟動(dòng)第 18 頁(yè) 會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀等后果，于是我決定對(duì)原有方案進(jìn)行 修改 ，提出了幾個(gè)方案，并一一在 Multisim軟件中仿真驗(yàn)證合理性，最終解決了這個(gè)問(wèn)題。 圖附 1 NE555 控制電路的 Multisim 仿真電路圖圖附 2 水位從 H1 上升到 H3時(shí)的仿真結(jié)果 。同時(shí)在 制作電路圖和仿真 的過(guò)程中也使得本專(zhuān)業(yè)的 常用 軟件（ Protel99se、 Multisim）的使用更加熟練 。 故 我認(rèn)為此類(lèi)電子廠品 采用使用 PLC 電路實(shí)現(xiàn) 較為經(jīng)濟(jì) 。 表 210“強(qiáng)電”部分元器件清單 序 號(hào) 元件名稱(chēng) 型號(hào)參數(shù) 數(shù)量 備注 1 三相異步電機(jī) △型連接 3 2 三相斷路器 EA9AN 1 小型繼電器 3 降壓變壓器 380V/220V 1 4 熔斷絲 RL160 8 5 交流接觸器 CJ1020 3 6 電流繼電器 JTX30F 3 第 17 頁(yè) 3 設(shè)計(jì) 總 結(jié) 結(jié)論 經(jīng)過(guò)理論分析和 Multisim 軟件仿真 的 驗(yàn)證，本課程設(shè)計(jì)的結(jié)果基本實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)的要求。 表 26 所選的交流接觸器參數(shù) 型號(hào) 主觸點(diǎn) 輔助觸點(diǎn) 控制三相電機(jī) 的最大功率 額定電壓 額定電流 額定電壓 額定電流 CJ1020 380V 20A 交流 380V 5A 10KW （ 2）熔斷器參數(shù)選 擇 本設(shè)計(jì)熔斷器采用直接接入電路的方式，根據(jù)熔斷絲熔斷后兩端承受的實(shí)際電壓確定其額定電壓。 2. 斷相保護(hù) 通過(guò) 3 個(gè)互感器并聯(lián)與一個(gè)電流繼電器 KA KA KA7 連接實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)。 （ 3）電機(jī)故障監(jiān)測(cè)和保護(hù)及備用電機(jī) M3 控制電路 第 13 頁(yè) 由于每臺(tái)電機(jī)具有工作重復(fù)時(shí)間短的，電機(jī)功率大的問(wèn)題，故長(zhǎng)期運(yùn)行難免出現(xiàn)故障，故根據(jù)要求設(shè)計(jì)了電機(jī)故障檢測(cè)和備用電機(jī)控制電路。而控制電路接在 220V 電壓下，故通過(guò)交流接觸器進(jìn)行控制，并通過(guò)降壓變壓器從電網(wǎng)中的兩相獲得電能。本課程設(shè)計(jì)要求開(kāi)關(guān)能夠長(zhǎng)期浸泡不影響正常工作。當(dāng)輸出為低電位（ 0V）同理可得，具體可參看電機(jī)控制部分原理說(shuō)明。（故以下水位上升的狀態(tài)不在分析 IC2 的情況） 4）水位到達(dá) H3 時(shí) 第 10 頁(yè) 當(dāng)水位到達(dá) H3 時(shí)該水位的浮力開(kāi)關(guān)閉合，同時(shí)水位以下的所以浮力開(kāi)關(guān)也是閉合的。 值得注意的是，在設(shè)計(jì)初期使用 Multisim 仿真時(shí) ， 發(fā)現(xiàn)當(dāng)水位稍微下降到 H4 以下后， M2電機(jī)會(huì)立即啟動(dòng)，然后給水塔加水，水位很快會(huì)上升到 H4 以上， M2 電機(jī)停機(jī)，如果此時(shí)水塔排水比注水的速度稍小 ，那么會(huì)出現(xiàn)水位在 H4 的上下徘徊，導(dǎo)致 M2電機(jī)頻繁開(kāi)機(jī)，由于大功率電機(jī)頻繁啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流大，容易燒毀電機(jī)，同時(shí)保護(hù)作用的接觸開(kāi)關(guān)也經(jīng)不起大電流的頻繁沖擊。本設(shè)計(jì)通過(guò) Multisim 仿真軟件對(duì)控制電路進(jìn)行仿真，并測(cè)定相應(yīng)的電位。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下 ,這輸入能用來(lái)改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 2 （觸發(fā)點(diǎn)） 這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2） 變壓器的容量應(yīng)能保證部分吸合的電器，在啟動(dòng)其他電器時(shí)，仍能可靠吸合，同時(shí)又能保證將要啟動(dòng)的電器也能啟動(dòng)吸合。接通電源后，交流電流經(jīng)降壓整流部分，當(dāng)輸入交流電壓 為正半周時(shí)，對(duì) D D3 加正 方向電壓， 使得 Dl、 D3導(dǎo)通；對(duì) D D4 加反 方向 電壓，D D4 截止。 但液面高于最高水位 H4時(shí)，浮力開(kāi)關(guān) 4 閉合， NE555 芯片的復(fù)位端電位從 Vcc 立即降為接近 0V，使得芯片復(fù)位，輸出電壓為 0V，同理可知電機(jī)停機(jī)。在每個(gè)部分電路與電源直接相接處串聯(lián)保險(xiǎn)絲以保護(hù)設(shè)備。 開(kāi)關(guān)兩端分別與電源正極和 555 芯片管腳連接。首先在弱電部分電路按功能 劃分后每部分的 實(shí)現(xiàn)方式如下： （ 1） 降壓整流電路：采用降壓變壓器從 220V市電中取得電能。在眾多芯片中采用 NE555 芯片構(gòu)成 RS 觸發(fā)器作為控制部分的核心。弱電部分由 降壓整流電路、 555 觸發(fā)電路（ NE555）、繼電器 （ KA）和浮力開(kāi)關(guān)等 組成。本文為課程設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)，其主要介紹了本設(shè)計(jì)是如何運(yùn)用數(shù)字電子及其他相關(guān)技術(shù)實(shí) 現(xiàn)水位