光電水位控制儀的設計

此時有：

由(9)、(10)式聯立得：

經測量得，Uo為12V的繼電器RJ的值為120Ω。因此，當Ucc為2 V時，為求電路工作可靠，應有18833．3Ω>R3>2354Ω。而由于基極偏壓電阻越小，集電極負載電阻越大，三極管越容易進入飽和狀態(tài)。故取R3為5 kΩ，再由(11)式解得：818kΩ>R1>2354Ω，即取R1=27 kΩ(計算過程取β=125，UBE=0．7 V)。
電路中的D4004為續(xù)流二極管，是反向并聯在繼電器線圈的兩端。由于繼電器線圈在電流通過時，會在其兩端產生感應電動勢。而當電流消失時，其感應電動勢又會對電路中的原件產生反向電壓。當反向電壓高于元件的反向擊穿電壓時，可能會使元件(如三極管)損壞。故將續(xù)流二極管反向并聯在繼電器兩端，這樣，當流過繼電器線圈中的電流消失時，繼電器線圈產生的感應電動勢就會通過二極管和繼電器線圈構成的回路做功而消耗掉，從而保護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 太陽能電池板的配型
按照每天上水一次，每次上水時間約為分鐘來考慮。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做1W。假設整個電路全天工作，電磁閥工作時間為T。那么，設計時配型時，首先應計算出每天消耗的瓦數，由測量可得，停止上水時的電路功率為：


這樣，在計算太陽能電池板的時候給12 V蓄電瓶充電必須選取大于供電電壓(大于12 V)的太陽能電池板。本設計采用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度的因素，在充電過程中，太陽能電池板轉化的電能實際儲存率η=70％。
每天所需要的光照時間為。所以每天太陽能電池板只需要5小時的光照便可保證系統(tǒng)的正常運行。

5 結束語
本設計的光電水位控制儀具有安全可靠，價格低廉，安裝便捷等優(yōu)點。系統(tǒng)工作時所需的電力完全由太陽能轉化而來，因此，在節(jié)約水資源的基礎上，也節(jié)省了電能，這無疑是一項綠色、環(huán)保、節(jié)能安全的設計方案。