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1、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
2、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,2.2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Vi11/3Vcc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。,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,3.1水
3、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10s15s后，IC2的U2=U62/3Vcc, 则IC2的端输出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IC1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
4、，L2、M2、H2三根电极都在水中，水的导电电阻大约在10K20K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10s15s后， IC2的U2=U61/3VCC，则IC2的端输出 U23为高电平。同时IC2内部脚的三极管截止，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3-2 IC1、IC2内部结构图,3.3.1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10s15s后，I
5、C1的U2=U62/3VCC ，则IC1的端输出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（1/32/3）VCC之间，根据施密特触发电路的回差特性，IC1的端输出U13保持低电平的状态不变，则水泵电机
6、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10K20K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10s15s后， IC1的U2=U61/3VCC，则IC1的端输出 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
7、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（1/32/3）VCC之间，根据施密特触发电路的回差特性，IC2的端输出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10s15s后，IC2的U2=U62/3Vcc, 则IC2的端输出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、
8、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。,
