光電水位控制儀的設(shè)計(jì)

此時(shí)有：

由(9)、(10)式聯(lián)立得：

經(jīng)測(cè)量得，Uo為12V的繼電器RJ的值為120Ω。因此，當(dāng)Ucc為2 V時(shí)，為求電路工作可靠，應(yīng)有18833．3Ω>R3>2354Ω。而由于基極偏壓電阻越小，集電極負(fù)載電阻越大，三極管越容易進(jìn)入飽和狀態(tài)。故取R3為5 kΩ，再由(11)式解得：818kΩ>R1>2354Ω，即取R1=27 kΩ(計(jì)算過(guò)程取β=125，UBE=0．7 V)。
電路中的D4004為續(xù)流二極管，是反向并聯(lián)在繼電器線圈的兩端。由于繼電器線圈在電流通過(guò)時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于元件的反向擊穿電壓時(shí)，可能會(huì)使元件(如三極管)損壞。故將續(xù)流二極管反向并聯(lián)在繼電器兩端，這樣，當(dāng)流過(guò)繼電器線圈中的電流消失時(shí)，繼電器線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)通過(guò)二極管和繼電器線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉，從而保護(hù)了電路中其它元件的安全。
圖2中，R2和R2’可由給定發(fā)光二極管參數(shù)解得。而接入的交流220 V變直流12 V的變壓器為成品變壓器。

4 太陽(yáng)能電池板的配型
按照每天上水一次，每次上水時(shí)間約為分鐘來(lái)考慮。若已知12 V電磁閥的功率為10 W，2N5551的功率為0．31 W，繼電器的功率為0．9 W，綠色發(fā)光二極管為0．06 W，則電路中電阻的總功率可計(jì)做1W。假設(shè)整個(gè)電路全天工作，電磁閥工作時(shí)間為T。那么，設(shè)計(jì)時(shí)配型時(shí)，首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦數(shù)，由測(cè)量可得，停止上水時(shí)的電路功率為：


這樣，在計(jì)算太陽(yáng)能電池板的時(shí)候給12 V蓄電瓶充電必須選取大于供電電壓(大于12 V)的太陽(yáng)能電池板。本設(shè)計(jì)采用1塊尺寸為235x170 x23 mm，電壓為18 V，電流為100 mA的單晶硅太陽(yáng)能電池板給蓄電瓶充電，其功率為P=1×18×0．1=1．8 W。由于電路損失及光照強(qiáng)度的因素，在充電過(guò)程中，太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)化的電能實(shí)際儲(chǔ)存率η=70％。
每天所需要的光照時(shí)間為。所以每天太陽(yáng)能電池板只需要5小時(shí)的光照便可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)的光電水位控制儀具有安全可靠，價(jià)格低廉，安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)所需的電力完全由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)，因此，在節(jié)約水資源的基礎(chǔ)上，也節(jié)省了電能，這無(wú)疑是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能安全的設(shè)計(jì)方案。