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简易水位自动控制装置的设计与制作

[日期:2016-02-02] 来源:  作者:宁波 张舂峰 [字体: ]

  这款水塔水位自动控制装置电路的特点有:简单、易作,免却了像分立元件电路工作点调试的麻烦——只要工作电源电压在3~18V之间,元器件焊接准确(元件都是通用型的)。
  
  工作原理

    图1是水位自动控制装置的电原理图。220V市电经变压器BT变压、桥堆US整流、电容C1、C2滤波,输出约12V的直流电源供整个电路用。

 

水位自动控制装置


  
  CD4011是CMOS四2输入与非门,内部结构如图2所示。其中与非门a、b构成基本的低电平触发的RS触发器,与非门c、d作反相器用。当水塔水浅,即B端电极露出水面时,与非门c构成的反相器的输入端因R1上拉而处于高电平。故其11脚输出低电平加到与非门a的⑥脚,触发门a、b构成的RS触发器反转,门b的③脚输出低电平,经门d反相输出高电平,驱动开关三极管V导通,继电器J吸合,启动水泵MD抽水。
  
  当水塔水位渐涨,淹没了电极B,而上水位电极A还露在水外时,虽然B、C电极间因水导电而使门c输入端12、13脚下拉,其输出端11脚输出高电平,但却不能使RS触发器翻转,电路仍然保持原来状态,水泵继续抽水。当水位上涨,淹没了电极A时,A、C两电极因水导电而连通,其导通电阻远小于R2的620kΩ,也就是R2与A、C两极间导通电阻分压后,使门b的输入端①脚处于逻辑低电平,RS触发器翻转,门b的输出端③脚输出高电平,经门d反相成低电平,三极管V截止,继电器J放开,水泵MD断电停止抽水。
  
  若水位下降使电极A露出水面,则A、C两电极“断开”,使门b的输入端①脚为高电平。但也不能使RS触发器翻转,电路仍保持原有状态,直至水位下降使l电极B也露出水面时,电路才重复循环进行上述工作,开启水泵抽水。
  
  元器件的选择与安装

    图1中的集成块CD4011,也可用CC4011、MC14011等替代,变压器BT选用3W、9—10V的变压器,继电器J选用小体积、大功率的NT73A型,触点电流可在10A以上,当然也可通过继电器带动交流接触器来控制水泵MD工作,其它参数已在图1中标明。
  
  图3是1:1的线路板图,图4是元件装配图,只要元器件选用准确,焊接无误,本装置不需任何调试,装成便可通电工作。
  
  另外介绍一点小经验。因为在水塔里,几个电极因水“连通”,整个水塔也就类同于一个“电解槽”、“电镀槽”,因而电极很容易腐蚀。笔者利用废干电池中的“电芯”石墨绑在电线端,再用透明胶布包扎,使铜线密封,露出石墨作为水位探测电极,就不再怕腐蚀了。有兴趣的读者不妨一试。

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