555水位控制器設計報告

1、水位控制器設計報告行政班：昆明學院 08 級機制二班指導教師：任杰老師 徐東霞老師組員：曾文剛【20080410202】李瀟【20080410206】水位控制器設計報告一設計任務采用555 時基電路設計并制作一臺水位控制器，在水位低于下限水位時通 過繼電器使水泵啟動，抽水至水箱；當水位超過上限水位時繼電器釋放，水泵停 止工作。二 參考方案（一）參考方案一設計原理框圖（見圖一）圖一 原理框圖2設計電路圖（見圖二）圖二555構成的水位控制電路圖3.工作原理如圖所示為水位控制電路。該控制電路由降壓整流電路、555觸發(fā)電路（IC1、 IC2）、繼電器控制電路等組成。其中降壓整流電路為整個控制電路提供直

2、流電壓， 觸發(fā)電路IC1對應水塔低水位泵水控制電路，觸發(fā)電路IC2對應水井高水位泵水 控制電路。當水塔內的水位探極B、D高于塔內的水位線時，IC1腳為“地”電位，使 IC1發(fā)生置位，腳輸出的高電平使繼電器J1吸合，觸點J1-1閉合，抽水電機 因得電而運轉，進行抽水；當水位上升至探極A時，相應IC1復位，輸出的低電 平使J1釋放，觸點J1-1斷開，抽水機斷電停轉，從而對水塔水位實現自動控制。置于水井中的探極B、D，正常情況下應在水面以下一定深度處，使IC2（555） 因2腳為高電平而復位，腳輸出的低電平使J2吸合，觸點J2-2閉合。當因連 續(xù)抽水而使B、D探極高于水面時，IC2因腳為低電平而發(fā)生

3、置位，腳輸出 的高電平使J2釋放，觸點J2-2斷開，電機斷電停轉，從而避免電機空轉，同時 對水井水位進行檢測。（二）參考方案二 設計原理框圖（見圖三）圖三 原理框圖2設計電路圖（見圖四）3.工作原理采用 555 時基集成電路組成的水位控制系統(tǒng)的電路圖如圖四所示。電路中 555時基集成電路器（IC 1）構成施密特觸發(fā)器完成整個水位控制功能。圖中A, B、C是三個電極檢測點。當水位高于水位線A時，水泵停機，停止 給水池加水；水位低于水位線B時，水泵工作，給水池加水。C電極是最低水位 檢測點，它連接于電源vDD,當水位低于水位線B時，C與B點不導通，導致IC1 的2,6腳電位為零， 555時基集成電

4、路3腳輸出高電平， VT1 導通，繼電器吸合， 水泵給水池加水。當水位到達 B 點時，由于 C, B 兩點在水的作用下被短路，使 IC1 的 2、 6 腳電位大于1/3 VDD，而小于2/3 V,等于1/2 V,.此時，IC1輸出端3腳維持 高電平不變，水泵繼續(xù)給水池加水。當水位到達A點時，C, B, A三點被短路， 使IC1的2, 6腳電位等于4/5 VDD，大于2/3vDD，ICI的3腳輸出低電平，VT1 截止，繼電器斷開，水泵停止給水池加水。同理，當水位下降，但還高于B點， 此時IC1的2, 6腳電位等于1/2 VDD，大于1/3 VDD，水泵仍然停止工作，只有 水位低于B點時，此時IC

5、1的2, 6腳電位等于0V,小于1/3 VDD,定時器才輸出 高電平， VT1 導通，繼電器吸合，水泵開始向水池加水。如此循環(huán)往復使水池， 中的水位保持在B、A之間。三 應用方案原理的說明一） 整機工作原理：綜合考慮元件購買、成本高低、簡便性和數字電路向對于模擬電路易操作 等因素，本設計采用了方案二。其整機工作原理說明。首先對其進行采樣，之后根據三極管的工作原理，看輸出是否為高電平， 如果是則三極管開始工作，那么繼電器也同樣工作，發(fā)光二極管亮，否則繼電器 不工作，發(fā)光二極管不亮。對于各個部分的工作原理見下面各電路模塊分析。 （二） 各電路模塊工作原理1.555 時基電路1）555 定時器內部框

6、圖及引腳排列（見圖六）圖六 555 時基電路內部框圖及引腳排列（2）.555 電路功能表（見表一）V6V2QT2/3Vcc2/3Vcc1/3Vcc0導通1/3Vcc保持保持表一 555 電路功能表3）555 電路工作原理555 電路的內部電路方框圖如圖六所示。它含有兩個電壓比較器，一個基 本RS觸發(fā)器，一個放電開關管T,比較器的參考電壓由三只5KQ的電阻器構成 的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A的同相輸入端和低電平比較器A的12反相輸入端的參考電平為2VCC和1VCC。 A與A的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和3 CC 3 CC 1 2放電管開關狀態(tài)。當輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考

7、電平2VCC3 CC 時，觸發(fā)器復位， 555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關管導通；當輸入 信號自2腳輸入并低于gvccM，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放 電開關管截止。RD是復位端（4腳），當RD =0, 555輸出低電平。平時RD端開路或接V 。D D D CCV是控制電壓端（5腳），平時輸出2VCC作為比較器A的參考電平，當5腳外C 3 cc 1接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制， 在不接外加電壓時，通常接一個0.01 f的電容器到地，起濾波作用，以消除外 來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供

8、低阻放電通路。555 定時器主要是與電阻、電容構成充放電電路，并由兩個比較器來檢測電 容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關管的通斷。這就很方便地構成 從微秒到數十分鐘的延時電路，可方便地構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密 特觸發(fā)器等脈沖產生或波形變換電路。繼電器（1）電路圖（見圖七）r電磁式繼端加上一定的電壓，線圈中就圖要在線圈兩在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與LB 7B -Bi工（2）工作原理電器的電路圖鐵;、線圈、銜鐵、觸點咬應，銜鐵就會靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在 彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸

9、點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常 開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點 稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。三極管（1）我們做的設計里三極管選用的是功率三極管，其主要功能是用一個小 電流經過三極管的放大作用變成一個大的電流。（2）工作原理：當三極管的倒通電壓大于死區(qū)電壓時，集電極正偏，發(fā)射 極反偏，三極管開始工作。一）方案設計依據設計任務，收集相關資料，分析研究。提出參考方案，在現有實驗條件下論證其可行性選定方案，列出器件清單，購買元件。（二）元件安裝設計合理的布局，布

10、局設計原則：使元件占領空間小，但方便操作，使整機 大方美觀。模擬代換說明：（1）.為了在現有條件下實現設計，用撥盤開關的閉合代替檢測點在水中的連 接狀況。（2）.用發(fā)光二極管代替水泵的工作情況。排線盡量節(jié)省材料，方便操作。焊接按正確的電路焊接方法進行焊接，避免兩相鄰焊點粘結短路。整體檢測電路，看是否焊漏，是否有粘結短路。（三）運行與調試運行結果：（1）.第一次運行：無論怎樣撥開關，發(fā)光二極管都不會亮（2）. 第二次運行：1）.撥盤開關都斷開，接上 5V 電源時，發(fā)光二極管亮。2）.當撥上開關 1 時，二極管保持發(fā)光狀態(tài)。3）.當把開關 2 合上時，二極管熄滅。 本次成功實現電路所要求功能。故障

11、及其排除過程 在第一次運行失敗后，經檢測發(fā)現了兩處故障： （1）.漏連結 2 和 6 兩腳，用導線連結焊接好。 （2）.繼電器的連結錯誤，重新調整其連結。五設計總結經歷近兩周的艱苦奮斗，我們圓滿地完成了水位器的設計制作。設計中遇到困難時的煩惱已被漸漸淡忘。留下的卻是對此甜美的回憶，這 不僅是一次設計活動，也是一段心路歷程。感謝我們的任課老師徐老師，是她在 一年的教學中耐心地陪伴著我們度過；感謝我們的指導教師任老師，是他在悶熱 的實驗室里不辭辛勞的指導著我們；我們也彼此感謝我們的合作人，感謝彼此在 這些日子里相互的支持，鼓勵與合作。這不僅是大學里兩人一組的設計合作，也 是社會生活中相互合作的一個

12、縮影。在合作中，團隊精神和奉獻精神是至關重要 的，我們學會了在一個團隊中要勇于奉獻，寬容理解，堅持不懈的精神。對于這門課程，我們了解日常生活中很多帶電的機器的工作原理，對我們幫 助很大，在現代的社會當中電方面的知識是基礎的東西，也是很重要的，要掌握 的。對于這次的設計，我們從中受益匪淺，不僅學到了很多如何設計電路，還學 會了如何寫論文，其中的嚴密性對于以后工作非常有幫助。在這次設計中也暴露了我們存在的一個嚴重缺點,動手能力較弱。在往后的 學習中，我們在學習理論的同時也要加強實踐能力的訓練。電子技術產業(yè)是產業(yè) 結構中的重中之重，世界各國都高度重視。它同國防科技，信息產業(yè)密切相關。 它的發(fā)展好壞關

13、系到國家科技領域的興衰。作為新時代的大學生，我們要勇于開 拓創(chuàng)新，把自己培養(yǎng)成理論水平高，動手能力強的社會主義建設者。 六參考文獻1.作者： 秦曾煌；書名:電工學第六版上下兩冊;出版社：高等教育出版社。出版日期：上冊 2006年 1月第六版，下冊 2006 年 7 月第六版。作者:龔之春；書名：數字電路；出版社：電子科技大學出版社；出版日 期：1999年 08 月。作者：岳怡主；書名： 數字電路與數字電子技術；出版社： 西安工業(yè)大 學出版社；出版日期： 2004 年 01 月。作者:胡虔生胡敏強；書名： 電機學 （第2版）； 出版社：中國電力出版社 ；出版日期： 2009年 07 月。作者:陳

14、洪亮田社平吳雪徐雄；書名：電路分析基礎；出版社：清華大學出版社；出版日期： 2009 年 01 月。作者:王金礦等;書名;電路與電子技術基礎；出版社：機械工業(yè)出版社 出版日期： 2008 年03 月。作者:閻石清華大學電子學教研組 ;書名：數字電子技術基礎;出版社：高等教育出版社出版;日期： 2008年01月。作者：邱關源 羅先覺 ;電路第四版;出版社：高等教育出版社;出版日期： 2006 年 05 月。編者:葉水音；書名：電機學；出版社：中國電力出版社；出版日期：2009 年 01 月。作者:于歆杰 朱桂萍 陸文娟 ；書名：電路原理；出版社：清華大學；出 版日期：2007 年 03 月。作者：康華光 ；書名： 模擬電子技術；出版社： 第五版高等教育出版 社；出版日期：2009 年 07 月。七附錄（一）附錄 1：總電路原理圖-1:1 J1朿用5巧時圣第嵐屯路緘