自动抽水

基于555时基集成电路的自动抽水控制系统设计导师:吴剑威答辩人:郭成成专业:电子信息工程论文框架引言555时基集成电路组成和工作原理自动抽水电路的组成和工作原理结束语一二三四一引言水塔作为储水设施，广泛应用于农村家庭、工厂、城市以及市区高层楼房的储水及增压，许多单位还在使用水池水塔供水方式，即用水泵从地面水池向水塔或高位水箱抽水，然后再向用户供水。本设计利用2块555时基集成芯片为核心部件设计水池水塔自动抽水控制系统，该系统具有电路简单、性能稳定可靠、经济实用、状态指示直观的特点。二555时基集成电路的组成与工作原理2.1、电路的组成2.2、电路的工作原理2.1、电路的组成555时基电路由分压器、比较器、基本RS触发器、功能控制端，开关放电管T构成。如图所示+-A1≥1≥1+-A2≥1115KΩVCC5KΩ5KΩRST6527438OUTUOVi1Vi2COTHVMR(a)12348765COOUTTRTHVCCDUss(b)UssQDRQA2.2电路的工作原理当6脚输入电平Vi12/3Vcc,触发器R=1；当2脚输入电平V2i1/3Vcc时，输出S=0，此时SR=01，Q=1，A点也为1，经过反向器后，在3脚的输出端Uo=0，同时三极管T处于导通状态。当6脚输入电平Vi12/3Vcc，而2脚的输入电平Vi21/3Vcc时，此时有SR=10，Q=0，A点为0，经过反向器后，在3脚的输出端Uo=1，同时三极管T处于截止状态。当6脚输入电平Vi12/3Vcc，而2脚的输入电平Vi21/3Vcc时，此时有SR=00，Q为保持原状态，故3脚的输出Uo也处于保持状态，则三极管也保持原来的状态。i1CC2/3VV三、自动抽水控制电路的组成和工作原理3.1自动抽水控制电路的组成3.2自动抽水控制电路的工作原理控制器电路原理图84276315IC184723615IC2J+12VL1M1H1L2M2H2R3110KR11100KC1100uFC20.01uFR51K水池满水指示V1R26.2KR106.2KC4100uFC30.01uFR1150KR9150KR4200KR8200KR61KR71KV2池水指示V3水池缺水指示V4ABU13U233.1水池缺水情况当地面水池缺水（即水位低于L2所处的位置）时,L2、M2、H2都悬空，B点的电位UB2/3Vcc，经过R8、C4电路延时10s～15s后，IC2的U2=U62/3Vcc,则IC2的③端输出U23为低电平。R8、C4延时电路的作用是防止水位波动的干扰，提高抽水控制系统的工作可靠性。从图2-2所示的内部简图中可看出，此时不管IC1⑦脚内的三极管状态如何，继电器线圈J都不会有电流通过，交流接触器线圈KM不通电，常开触点KM不吸合，故水泵不启动抽水。同时IC2内部⑦脚的三极管饱和导通，发光二极管V3发光表示水池缺水。3.2水池水满的情况当水池中的水位逐渐升高至H2所处的位置时，L2、M2、H2三根电极都在水中，水的导电电阻大约在10K～20K之间，考虑到水的电阻影响，此时B点的电位UB=[R10+(R11//R水)]VCC/[R9+R10+(R11//R水)]1/3VCC，经过R8、C4电路延时10s～15s后，IC2的U2=U61/3VCC，则IC2的③端输出U23为高电平。同时IC2内部⑦脚的三极管截止，发光二极管V3不亮表示水池处于不缺水状态。此时水泵是否抽水，由高位水塔的水位状态决定。图3-2IC1、IC2内部结构图J11137IC1IC21373.3.1水塔缺水的情况当高位水塔的水位低于M1所处的位置时，H1、M1处于悬空状态，A点电位UA2/3VCC，经过R4C1电路延时10s～15s后，IC1的U2=U62/3VCC，则IC1的③端输出U13为低电平，发光二极管V1不亮，表示水塔处于缺水状态。同时，IC1内部⑦脚的三极管饱和导通，故继电器J有电流通过，交流接触器线圈KM通电，常开触点KM吸合，则水泵电机启动抽水。同时，发光二极管V2发光表示处于水泵电机抽水工作状态，水塔中的水位将逐渐升高。3.3.2水塔水位超过M1低于H1的情况当水塔中的水位逐渐升高至M1所处的位置时，H1处于悬空状态，A点的电位UA=(R2+R3+R水)VCC/(R1+R2+R3+R水)的数值在（1/3～2/3）VCC之间，根据施密特触发电路的回差特性，IC1的③端输出U13保持低电平的状态不变，则水泵电机继续维持抽水工作状态。3.3.3水塔水位超过H1的情况当水塔中的水位逐渐升高至超过H1所处的位置（即水满）时，L1、M1、H1三根电极都在水中，水的导电电阻大约在10K～20K之间。考虑水电阻的影响，此时A点的电位UA=[R2+(R3//R水)]VCC/[R1+R2+(R3//R水)]1/3VCC，经过R4C1电路延时10s～15s后，IC1的U2=U61/3VCC，则IC1的③端输出U13为高电平，发光二极管V1发光表示水塔水满，同时IC1内部⑦脚的三极管截止，故继电器J线圈不通电，水泵电机停止抽水，有效防止了水上满后四处溢流的现象。3.4抽水过程中，水池水位下降的情况在水泵抽水的时候，如水池水位下降，有以下两种情况：3.4.1水池水位低于H2超过M2的情况此时，H2处于悬空状态，B点的电位UB=(R10+R11+R水)VCC/(R9+R10+R11+R水)的数值在（1/3～2/3）VCC之间，根据施密特触发电路的回差特性，IC2的③端输出U23保持高电平的状态不变，则水泵电机继续维持抽水工作状态。3.4.2水池水位低于M2的情况此时，M2、H2都处于悬空状态，B点的电位UB2/3Vcc，经过R8C4电路延时10s～15s后，IC2的U2=U62/3Vcc,则IC2的③端输出U23为低电平，水泵电机停止抽水。防止水泵在无水情况下持续工作而损坏电机。四，结束语该系统设计先进、实用、合理，主要具有以该系统设计先进、实用、合理，主要具有以下几方面的优点：(1)按照使用者的要求，自动控制水池水塔中水位的高低，根据预先设定的水位自动启动水泵抽水，达到一定的水位后，自动关闭水泵停止抽水；(2)压电来控制继电器，完成对水池水塔供水的自动控制，安全可靠，无需人工监控水塔内水位，就可长期自动地给水塔充分供水而保证不会溢出塔外，这样不仅让用户省力放心，而且不会造成水电资源的白白浪费，从而为家庭和社会节约人力和资财；(3)简单，生产制造成本不高，而且使用寿命长，可靠性高，操作维修方便,自动抽水控制系统安全、稳定、可靠，完全无须人工参与，使用效果良好。致谢本毕业设计是在吴剑威老师的悉心指导下完成的。吴老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德,，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在吴老师的指导下完成的，倾注了吴老师大量的心血。在此，谨向吴老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！本论文的顺利完成，离不开吴老师的关心和帮助。在此感谢吴剑威老师的关心指导和帮助；没有吴老师的帮助和支持是没有办法完成我的毕业设计的，愿师生之间的友谊永远长存。