单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1南通技师学院电工电子教研室 王桦使 用 教 材数字电路水塔自动水控制器的制作技能电子技术应用技能电子技术应用技能教学目的n（7）学会数字电路水塔自动供水控制器的 面包板调试、检测技能n（8）学会数字电路水塔自动供水控制器的 整机安装技能n（9）学会数字电路水塔自动供水控制器的 整机调试技能n（10）学会数字电路水塔自动供水控制器的 测量与检修技能 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*6第一单元1、数字电路水塔自动供水控制器特点、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n1实现自动供水 n2双水泵交替工作n3双水泵交替运行的 时间控制 n4水塔水位状态指示n5水泵工作状态显示 n6设有手动打水和手动停 止操作按钮n7控制系统统一机芯一、数字电路水塔自动供水控制器性能特点一、数字电路水塔自动供水控制器性能特点实现自动供水正常水位状态（1 1）低水位）低水位黄色灯亮黄色灯亮蜂鸣器发蜂鸣器发1kHz1kHz音频信号音频信号低水位状态低水位状态（2 2）正常水位）正常水位蜂鸣器发出蜂鸣器发出500Hz500Hz音频信号音频信号绿色灯亮绿色灯亮（）满水位（）满水位红色灯亮红色灯亮满水位状态满水位状态蜂鸣器停蜂鸣器停止发声止发声（4 4）使用后又低于满水位）使用后又低于满水位自动进入自动进入“ “正常水正常水位状态位状态” ”再次供水再次供水停止供水停止供水正常水位状态继续供水继续供水继续供水继续供水绿色灯亮绿色灯亮双水泵交替工作n 1)双水泵交替工作，能使每一只水泵都有一 定的休息时间，在夏季的高温环境下，对水泵的降温散热特别有好处。
n ）能有效地避免水泵在高温下长时间工作而造成的）能有效地避免水泵在高温下长时间工作而造成的损坏，确保了控制系统的安全运行损坏，确保了控制系统的安全运行如果一只水泵出现故障，也不会影响控制系统）如果一只水泵出现故障，也不会影响控制系统对水塔正常供水同时还能利用一只水泵仍在工作对水塔正常供水同时还能利用一只水泵仍在工作的时间，对故障水泵进行检修或更换的时间，对故障水泵进行检修或更换双水泵交替运行的时间控制n为了使每一只水泵都能得到充分的利用，并且每一只水泵能得到充分的休息，系统将水泵间的交替时间定为20min 这样，水泵电动机M1进入工作，则水泵M2就开始休息反之，M2工作时，M1就休息n如果水泵电动机M1工作期间，水塔中的水被加满，则控制系统令M1暂停工作，并记下时间待水塔水量下降后，系统会再次令M1继续工作，直至M1运行时间达到20min 这样能使用二只水泵均衡运行水塔水位状态指示满水位: 红灯亮、无音频信号低水位低水位: : 黄黄灯亮、高音频信号灯亮、高音频信号正常水位正常水位: : 绿绿灯亮、中音频信号灯亮、中音频信号水塔工作状态指示 当当K2K2吸合吸合VD16VD16发光发光说明说明M2M2开始工作开始工作当当K1K1吸合吸合VD15VD15发光发光说明说明M1M1开始工作开始工作设有手动打水和手动停止操作按钮手动打手动打水按钮水按钮手动停止手动停止操作按钮操作按钮手动控手动控制供水制供水手动控手动控制停止制停止控制系统统一机芯n控制系统统一机芯。
进整个控制系统的元件组装在一块电路板上，外围元件（传感器、手动按钮、电源变压器的水泵）均从电路板的接线排上与控制电路进行连接整个控制系统安装十分方便统一机芯图纸及实例SB1SB2SB3SB4数字电路水塔自动供水控制器方框图二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n 如水塔中的水位超过传感器1，于是（干簧管触点闭合）传感器1开始工作而输出低电位此时，VD12反向截止不发光IC2-e输入端由原先的高电位变成低电位，使输出端变成高电位通过IC2-d的反向作用，使IC2-d输出端由高电位变成了低电位而原先VD13由于两端均为高电位（即IC2-d的输出端为高电位、IC2-c的输出端也为高电位）而截止，而此时IC2-d的输出端已变成了低电位，而IC2-c的输出端仍为高电位，于是VD13正向导通而发光同时由于传感器1对IC1的控制作用，使IC1产生500HZ的音频信号，此时蜂鸣器中发出的是悦耳的音频声 二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n系统中还设置了手动开、停控制按钮当按下打水按钮S1，VT1和VT2同时得到高电位而导通，使继电器K1、K2同时吸合，电动机M1和M2同时打水当按下停止按钮S2，VT1和VT2同时截止，K1、K2同时释放，M1、M2同时停止运行。
手动开、停控制按钮的设立，方便了系统的调试、测试和检修二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n如水塔中水已打满，而超过传感器2后，传感器2（干簧管触点闭合）开始工作输出低电位，经低电位从IC2-b输入，经反相后输出高电位该高电位输入给IC2-c输入端，经IC2-c反相后输出一个低电位，于是VD13反向截止不发光，而VD14正向导通发光同时IC2-c输出的低电位使IC1的音频信号发生器停止工作，也使IC3组成的计时器也暂时停止计时二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理 该控制器的整个控制系统主要是采用了四块数字集成电路，分别为IC1、IC2、IC3和IC4 是一块四二输入与非门集成电路，是一块四二输入与非门集成电路，在该控制系统中使用了其中两个与非门在该控制系统中使用了其中两个与非门电路，组成一个音频信号发生器电路，电路，组成一个音频信号发生器电路，用以产生用以产生500HZ500HZ音频信号或产生音频信号或产生1KHZ1KHZ音频信号，通过音频信号，通过VT5VT5推动蜂鸣器推动蜂鸣器BL1BL1发出发出音频提示音音频提示音 IC1IC1 IC1的型号为CD4011它是一块四二输入与非门集成电路，其内部结构相当于组合了4个二输入端的与非门，每个二输入与非门的功能相同。
通常用二个输入与非门就能组成一个音频振荡器 CD4011引脚端功能图IC1的性能与应用IC1的性能与应用 CD4011自激振荡电路 自激振荡器实验演示二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理 是一块六与非门集成电路，在该控制系统是一块六与非门集成电路，在该控制系统中作中作A / DA / D转换之用转换之用IC2IC2除了作除了作A / DA / D转换之转换之外，同时还对传感器状态（水塔水位状态）进外，同时还对传感器状态（水塔水位状态）进行状态显示行状态显示 如水塔中水位处在无水区域，此时传感器如水塔中水位处在无水区域，此时传感器1 1不工作（干簧管触点断开），此时不工作（干簧管触点断开），此时IC2-eIC2-e输入输入端为高电位，使输出端为低电位，于是端为高电位，使输出端为低电位，于是VD12VD12正向导通而发光，表示水塔中无水（或水很少正向导通而发光，表示水塔中无水（或水很少）；与此同时）；与此同时IC1IC1组成的音频信号发生器受组成的音频信号发生器受IC2IC2-e -e输入端的高电位控制，输出一个频率为输入端的高电位控制，输出一个频率为1KHZ1KHZ的音频信号，经的音频信号，经VT5VT5推动蜂鸣器发声。
推动蜂鸣器发声 IC2IC2IC2的性能与应用IC2的型号CD4069，是一块六与非门集成电路，也称为六反相集成电路它的内部结构相当于组合了6个非门，每个非门的功能相同非门除通常作为反相器使用以外，还能将两个非门组成自谐振荡器 CD4069 引脚端功能图IC2的性能与应用nCD4069功能测试电路CD4069功能测试实验演示数字电路水塔自动供水控制器工作原理n如水位下降，水面低于传感器2时，IC3又开始继续计时、VD14熄灭VD13发光、IC1的音频信号发生器开始工作这就又回到了水塔的第二个控制状态 是一块14位二进制串行计数器/分频器集成电路，在该控制系统中作计时器之用，同时还对IC1组成的音频信号发生器实施控制在水泵对水塔进行供水过程中，计数器开始计时，并控制音频信号发生器工作计时器每计时20分钟，IC3就输出一个控制脉冲，通过IC4分别对VT1或VT2实施控制，最终使电动机M1与M2互换工作一次IC3IC3IC3的性能与应用CD4060 CD4060 引脚端功能图引脚端功能图IC3的型号为CD4060是一块14位二进制串行计数器/分频器集成电路它的内部由两部分构成，一部分是14级二进制串行计数器，它在时钟脉冲下沿的作用下作增量计数。
CD4060有14个计数级，但只有Q4Q10、Q12Q14共10个输出端 CD4060还有一个公共的清零端C r，只要在C r端上加一个高电位或正脉冲，即可使计数器输出端全部为“0”电平，并同时迫使振荡器停振 IC3的性能与应用CD4060功能测试实验演示CD4060功能测试电路IC3的性能与应用CD4060秒信号发生器电路CD4060秒信号发生器实验演示数字电路水塔自动供水控制器工作原理 是一块双主从D型触发器集成电路在该控制系统中，IC4的时钟控制端受控于IC3的输出信号控制系统通电后，IC4的初始状态为：负Q输出端输出高电位“1”、正Q输出端输出低电位“0”此时，VT2导通，使继电器K1吸合，水泵M1工作如在CP（时钟控制）端加一个正向控制信号，双稳态触发器就会翻转使负Q端由高电位“1”变成“0”；而正Q端则由低电位“0”变成了高电位“1”于是VT2截止、K2释放、M2停止工作；而VT1导通、K1吸合、M1工作如在CP（时钟控制）端再次加一个正向控制信号，双稳态触发器又会翻转，而输出状态却回到通电时的工作状态，与此循环 IC4IC4IC4的性能与应用 IC4的型号为CD4013是一块双主从D型触器集成电路。
在它的内部组合了2相同的主从D型触发器电路，每主从D型触发器的功能相同主从D型触发器可以便的组合成轻触开关，此外还能组成自谐振荡器CD4013 引脚端功能图IC4的性能与应用CD4013功能测试电路图 CD4013功能测试实验演示全过程演示DCIM101MSDCF全过程2.MPG课间休息。