自動(dòng)水滿報(bào)警器設(shè)計(jì)資料

本文格式為Word版，下載可任意編輯——自動(dòng)水滿報(bào)警器設(shè)計(jì)資料2023級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

1引言

現(xiàn)在生活好了，好多家庭都用上了太陽能熱水器，其應(yīng)用太陽能，清潔無污染，實(shí)用價(jià)廉，深受喜歡。但市場上出售的大多太陽能熱水器水滿報(bào)警裝置太簡陋，只設(shè)了一條回水管，水從回水管流出來很簡單被忽視，易造成水的浪費(fèi)，而現(xiàn)在卻出現(xiàn)了水滿報(bào)警裝置采用了水滿自動(dòng)報(bào)警。這種“水滿信號〞簡單被發(fā)現(xiàn)，如文中圖1報(bào)警電路所示，它代替回水管的使用，當(dāng)太陽能水滿時(shí)，報(bào)警器發(fā)出溫柔的報(bào)警音以提醒水滿，關(guān)閉閥門后，報(bào)警音自動(dòng)中止。它戰(zhàn)勝了傳統(tǒng)回水管易老化，易斷，易堵，易凍，費(fèi)水和水滿無聲簡單遺忘而漫水的缺點(diǎn)等等。因效果好能發(fā)聲報(bào)警并且在市場上價(jià)格也較低，所以自動(dòng)水滿報(bào)警器廣泛應(yīng)用于太陽能熱水器、水箱及儲水池等。

結(jié)合以上所述，太陽能熱水器以節(jié)能、無污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸為企事業(yè)單位和家庭廣泛使用，但熱水器水箱水位在使用時(shí)不易觀測，有時(shí)突然出現(xiàn)中途斷水狀況，會給使用者帶來諸多不便。為此我設(shè)計(jì)了太陽能熱水器水位自動(dòng)水滿報(bào)警器，它能在水箱里儲水不多，或參與冷水過多時(shí)，自動(dòng)發(fā)出約30秒鐘的音樂報(bào)警，同時(shí)配以下燈光指示。

2電路原理圖

圖1自動(dòng)水滿報(bào)警電路原理圖

3工作原理

該報(bào)警器電路原理如下圖。圖中D1~D4為全波整流器，為電路提供12V直流工作電壓，LED1

為電源指示燈，R8、BG6和C4為音樂塊IC（BXW9300）提供3.6V的工作電壓。IC的1端接正電源，4端接地，2端接觸發(fā)輸入端，3端為音樂信號輸出端。BG4和BG5將輸出信號進(jìn)行功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。

水位信號由電極1、2、3測得，電極3為公共信號電極。正常狀況下，水位低于電極1高于電極2（末端），BG1基極相當(dāng)于懸空，BG1截止，高水位指示燈LED2不發(fā)光。電極2、3都浸在水中，

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馬培：自動(dòng)水滿報(bào)警器

相當(dāng)于接有一電阻（約10k）。BG3的ed結(jié)、R7和電極2、3構(gòu)成偏置電路，使BG3飽和導(dǎo)通。這時(shí)ec間電壓約0.3V，`使D6和BG2的eb結(jié)上電壓箝位于0.3V，BG2因得不到足夠的偏壓而截止，BG2基極電壓為零，低水位指示燈LED3不發(fā)光，整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)處于待命狀態(tài)。

熱水器使用時(shí)，水箱內(nèi)的水位將逐漸下，當(dāng)水位低于電極2時(shí)，電極2、3斷開，BG3因其偏置電路不通而截止。BG2因其eb結(jié)和R6構(gòu)成偏置電路而導(dǎo)通。由C3和R4構(gòu)成的微分電路在BG2基極電位突變的同時(shí)在C2、C3結(jié)點(diǎn)處得到一正向脈沖，該脈沖輸入到音樂塊IC的2端，觸發(fā)IC工作，IC內(nèi)存樂曲放完一次（約30秒鐘）后，因IC2端無觸發(fā)脈沖而自行中止報(bào)警。

同理，當(dāng)水箱中加冷水超過電極1時(shí)，BG1導(dǎo)通，BG1集電極由零電位升到高電位，高水位指示燈LED2發(fā)光。同時(shí)C2和R4構(gòu)成的微分電路使C2、C3結(jié)點(diǎn)得到一正向脈沖，該脈沖觸發(fā)IC工作，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號，音樂塊內(nèi)存樂曲放完一次后報(bào)警自動(dòng)終止[3]。

4元件參數(shù)選擇

該報(bào)警器所用元件無特別要求。D1~D4選用反向耐壓較高的1N4007。電阻R9選用1/2W碳臘電阻外，其余均用1/8W碳臘電阻。BG6為3.6V穩(wěn)壓管。揚(yáng)聲器用8/1W的。音樂塊可根據(jù)自己愛好選定。電極3應(yīng)低于電極1和2，電極間應(yīng)相互絕緣，電極其1和2的位置決定高、低水位報(bào)警范圍，可根據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整確定。以下為Protel99SE軟件對電路元件做的一個(gè)清單。

圖2網(wǎng)絡(luò)報(bào)表

5PCB設(shè)計(jì)流程

PCB（印制線路板）設(shè)計(jì)與電路原理圖稍有不同，印制線路板屬于比較實(shí)體化的東西，而電路原理圖屬于比較抽象化的東西。在設(shè)計(jì)電路原理圖時(shí)，比較著重于電路的電氣性質(zhì)。而在設(shè)計(jì)印制線路板時(shí)，比較著重于電路的實(shí)際尺寸與空間配置。具體操作流程如圖

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2023級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

設(shè)計(jì)原理圖布線規(guī)則設(shè)置定義元件封裝自動(dòng)布線/手動(dòng)布線PCB圖紙基本設(shè)置生成報(bào)表文件生成并加載網(wǎng)表文件文件打印輸出更新PCB板設(shè)計(jì)完成元件布局圖3PCB設(shè)計(jì)流程圖

（1）PCB圖紙基本設(shè)置。進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)的第一步是，根據(jù)所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目確定將要設(shè)計(jì)的PCB板的尺寸、形狀、安裝方式及PCB板的工作層數(shù)量。這一步需要綜全考慮到各方面因素，以達(dá)到系統(tǒng)最正確工作性能為目的。

（2）加載網(wǎng)絡(luò)列表信息。通過加載在電路原理圖中生成的網(wǎng)絡(luò)列表文件，將電路理圖中的信息傳輸?shù)絇CB設(shè)計(jì)中，假使加載有錯(cuò)誤發(fā)生，需要修改電路原理圖中的元件符號與元件封裝間的對應(yīng)關(guān)系，直到成功導(dǎo)入為止。

（3）PCB元件布局。所有的元件PCB封裝被正確導(dǎo)入到PCB文件后，接下來需要做的工作是對所有的元件PCB封裝依照一定的規(guī)則和要求進(jìn)行布局，布局有自動(dòng)布局和手動(dòng)布局兩種方式，假使元件PCB封裝符號較多，一般先選自動(dòng)布局，然后進(jìn)行手工調(diào)整布局；反之，最好使用手動(dòng)布局。

（4）布線規(guī)則設(shè)置。根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行布線前的布線規(guī)則約束設(shè)定，使自動(dòng)布線器能夠依照預(yù)定的布線規(guī)則要求進(jìn)行自動(dòng)相結(jié)合方式。以及為手工布線過程中的在線規(guī)則檢查提供依據(jù)，以實(shí)時(shí)提醒走線方式的正確性。

（5）布線。布線分為手動(dòng)布線和自動(dòng)布線，一般假使PCB板不是很大，最好使用純手式布線或者利用手式布線和自動(dòng)布線相結(jié)合方式。布線的時(shí)候?yàn)榱吮憷季€和設(shè)計(jì)使用，可根據(jù)需要再次調(diào)整元件PCB封裝符號的布局和元件PCB封裝類型，利用Protel的同步器設(shè)計(jì)工具可以很好地協(xié)同這樣的修改工作。

（6）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。布線完成后，和電路原理圖設(shè)計(jì)一樣，需要對所完成的PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)

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計(jì)規(guī)則檢查，以確定設(shè)計(jì)能完全符合布線布局要求。正確無誤后，就可對所設(shè)計(jì)的PCB板添加標(biāo)注和解釋等信息。

（7）設(shè)計(jì)文件輸出。包括設(shè)計(jì)中的詳細(xì)材料如報(bào)表文件、光繪（Gerber）文件等的輸出[8]。通過以上的步驟，我們可以設(shè)計(jì)出上述水滿報(bào)警電路原理圖的PCB電路板為如圖3所示：

圖4自動(dòng)水滿報(bào)警電路PCB板

6PCB板的3D顯示

Protel99SE增加了3D顯示。使用該功能可以顯示明了的PCB板的三維立體效果，不用附加高度信息，元件、絲網(wǎng)、銅箔均可以被隱蔽。并且用戶可以隨意旋轉(zhuǎn)、縮放、改變背景顏色等。圖5即為PCB板的三維效果圖[4]。

7安裝與調(diào)試

7.1理論分析

當(dāng)PCB板在電腦上用Protel做好之后，將其用激光打印機(jī)打印在熱轉(zhuǎn)印紙上，并把它轉(zhuǎn)印于敷銅板上，然后再將印好電路圖形的敷銅板投入于用水稀釋的三氯化鐵藥水中進(jìn)行腐蝕，將其不需要的部分去除。這樣實(shí)際的電路板就做好了；接下來的工作就是對電路板鉆孔和元件的焊接安裝。安裝過程中應(yīng)先安電阻和電容等小元件，然后再焊接二極管和三極管，其次就是體積較大的器件，最終焊接集成電路。并注意有些元件應(yīng)防止靜電對它的損害，所以在焊接時(shí)應(yīng)將電烙鐵接地；對于那些對靜