光电水位控制仪的设计

此时有：

由(9)、(10)式联立得：

经测量得，Uo为12V的继电器RJ的值为120Ω。因此，当Ucc为2 V时，为求电路工作可靠，应有18833．3Ω>R3>2354Ω。而由于基极偏压电阻越小，集电极负载电阻越大，三极管越容易进入饱和状态。故取R3为5 kΩ，再由(11)式解得：818kΩ>R1>2354Ω，即取R1=27 kΩ(计算过程取β=125，UBE=0．7 V)。
电路中的D4004为续流二极管，是反向并联在继电器线圈的两端。由于继电器线圈在电流通过时，会在其两端产生感应电动势。而当电流消失时，其感应电动势又会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于元件的反向击穿电压时，可能会使元件(如三极管)损坏。故将续流二极管反向并联在继电器两端，这样，当流过继电器线圈中的电流消失时，继电器线圈产生的感应电动势就会通过二极管和继电器线圈构成的回路做功而消耗掉，从而保护了电路中其它元件的安全。
图2中，R2和R2’可由给定发光二极管参数解得。而接入的交流220 V变直流12 V的变压器为成品变压器。

4 太阳能电池板的配型
按照每天上水一次，每次上水时间约为分钟来考虑。若已知12 V电磁阀的功率为10 W，2N5551的功率为0．31 W，继电器的功率为0．9 W，绿色发光二极管为0．06 W，则电路中电阻的总功率可计做1W。假设整个电路全天工作，电磁阀工作时间为T。那么，设计时配型时，首先应计算出每天消耗的瓦数，由测量可得，停止上水时的电路功率为：


这样，在计算太阳能电池板的时候给12 V蓄电瓶充电必须选取大于供电电压(大于12 V)的太阳能电池板。本设计采用1块尺寸为235x170 x23 mm，电压为18 V，电流为100 mA的单晶硅太阳能电池板给蓄电瓶充电，其功率为P=1×18×0．1=1．8 W。由于电路损失及光照强度的因素，在充电过程中，太阳能电池板转化的电能实际储存率η=70％。
每天所需要的光照时间为。所以每天太阳能电池板只需要5小时的光照便可保证系统的正常运行。

5 结束语
本设计的光电水位控制仪具有安全可靠，价格低廉，安装便捷等优点。系统工作时所需的电力完全由太阳能转化而来，因此，在节约水资源的基础上，也节省了电能，这无疑是一项绿色、环保、节能安全的设计方案。