【正文】 浮力原理，當(dāng)浮球因浮力作用而上下運動時，接線盒內(nèi)的磁簧開關(guān)（或微動開關(guān)）受到臂端磁鐵影響，而作“ NC”接點與“ NO”接點之互換。 工作原理 為了能在相應(yīng)水位觸發(fā)控制電路的 NE555 芯片，浮力開關(guān)被安裝在要求水位稍微低一些的水塔壁上，為了確保長期浸泡不會影響正常工作，設(shè)計中將與之相連接的導(dǎo)線外層包裹了抗腐蝕的樹脂膜。 5）水位由 H4 下降到 H2 的過程 此過程與水位 H2 上升到 H4時 IC1 芯片的管腳電位情況一致， M1電機的狀態(tài)也相同 。當(dāng)水位下降到 H1 以下后→對應(yīng)的浮力開關(guān)斷開→與該浮力開關(guān)串聯(lián)的繼電器 KA4 無電流流過→對應(yīng) 觸點斷開→電位鎖定解除。 1）水位低于 H1 時 ① M1 電機：當(dāng)水位低于最低水位 H1 時，所有的浮力開關(guān)都是斷開的，此時 IC1的管腳 2的電位為 ： （ 31 Vcc）；管腳 6 的電位為： 6V（ 32 Vcc） 。 Pin 8 （ V +） 這是 555 個計時器 IC 的正電源電壓端。周期的結(jié)束輸出回到 0伏左右的低電位。 、溫度穩(wěn)定度佳， 且價格便宜。 控制電路設(shè)計 本設(shè)計的控制電路由兩個 NE555 芯片、兩個電容、兩個 NPN 型三極管、兩個1N4002 型的二極管、四個接觸器和 14 個電阻構(gòu)成。電路中構(gòu)成 Es、 D U2 、 D4通電回路，同樣在 U2 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓 。當(dāng)任何一個 電流 繼電器 得電 ，使得串聯(lián)在電機控制電路的常開觸點斷開；串聯(lián)在備用電機啟動電路的常閉觸點閉合（原來線圈帶 電 時是斷開的），導(dǎo)致同樣在一條支路的繼電器（ KM）線圈失電，導(dǎo)致與電機與電網(wǎng)相連的繼電器觸點斷開，故障電機停止運轉(zhuǎn)，同時實現(xiàn)了故障的指示和備用電機的啟動功能。 整體方框圖及工作原理 （ 1）本設(shè)計的原理方框圖如圖 11所示 第 4 頁 圖 11簡易水位控制器原理方框圖 （ 2）總體工作原理介紹 ① 水位監(jiān)測與控制原理：這里僅對 M1 電機啟?？刂七M行簡要分析， M2 電機的控制同理可得。在每個部分電路與電源直接相接處串聯(lián)保險絲以保護設(shè)備。 （ 2） 控制電路：采用兩個 NE555 芯片分別構(gòu)成 RS 觸發(fā)器作為核心控制部件。 第 3 頁 此外， 控制部分還必須對電機拖動部分進行控制，那么可以使用 中間 繼電器做強弱電的橋梁來實現(xiàn)弱電對強 電部分的控制。 任務(wù)分析與設(shè)計方案確定 本課程設(shè)計的主題是設(shè)計一個簡易水位控制器。 在本課題的設(shè)計中，由于考慮到 設(shè)計 周期等限制，以及 任務(wù)要求的 局限性，僅僅設(shè)計了一個原始系統(tǒng)來達(dá)到題目要求 ，在設(shè)計中使用 Multisim仿真軟件對系統(tǒng)可行性進行分析，并盡可能考慮到在實際運行中可能出現(xiàn)的問題，保證設(shè)計出的產(chǎn)品能夠正常運行 。設(shè)計電路總圖一張，用 PROTEL軟件繪圖。格式（另附）參考論文。 但是由于知識和能力有限， 其中有諸多不完善之處 還需 改善。水位控制器是運用電力電子相關(guān)技術(shù)完成水位的檢測和控制電機的啟動與關(guān)閉，以及故 障電機的保護和備用電機的投入等一系列自動化工作。但對于電機故障和備用電機的投切問題，可以在電機控制部分配置交流接觸器結(jié)合熔斷器來實現(xiàn)該要求。其信號端與水位 開關(guān) 電路相連，輸出端與繼電器線圈相連。 （ 2） 電機保 護電路：電機有三臺，兩臺為主電機，一臺為備用電機。為了敘述方便，以下 6腳呈高電位是指輸入電壓呈 31 Vcc和 32 Vcc。 第 5 頁 2 單元電路設(shè)計 降壓整流電路設(shè)計 該部分由降壓一個變壓器 TF四個 1N4002 型的二極管構(gòu)成橋式整流電路、一個電容 C3 組成。 由于 整流后的直流實際是脈動的，也就是直流的波形不是平直的， 因此使用 大容量電容并聯(lián)在電路中，在電壓的波峰時儲能，在波谷時放能，使脈動的直流電壓波形接近平直 。電路圖如圖 23所示。 ② NE555 引腳圖 和功能表 NE555 芯片管腳圖如圖 24所示。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。供應(yīng)電壓的范圍是+ 伏特（最小值）至 +16 伏特（最大值）。由 表 23可知此時 555 的輸出端 3 腳的電位為 Vcc。 3） 水位由 H1 上升到 H3 的過程中 ① M1 電機：當(dāng)水位從 H1 上升到 H3 的過程中 IC1 的管腳 2 的電位始終為 ： 12V（ 31 Vcc）；管腳 6的電位為： 6V（ 32 Vcc） 。而 M2則由于實現(xiàn)了復(fù)位腳電位的鎖定而處在關(guān)機狀態(tài)，直到水位低于 H1 后才解鎖，重新啟動。浮力開關(guān)的原理是：水位淹沒浮力開關(guān)→浮球上翹→帶動內(nèi)部連桿使得導(dǎo)線閉 合→電路接通。 SCF系列側(cè)裝浮球液 位開關(guān)系用于桶槽內(nèi)高、低液位的檢測報警，既可水平安裝于桶測壁，也可垂直安裝于頂部，其結(jié)構(gòu)簡單合理，性能穩(wěn)定可靠，安裝方便，且其控制部分與被測介質(zhì)完全隔離，被廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、船舶及水處理等各類機械設(shè)備上，以實現(xiàn)液位的自動控制。利用交流接觸器的原理，本設(shè)計將其線圈串聯(lián)在控制電路中，對應(yīng)觸點兩端分別接電網(wǎng)和電機。其具體工作電路如圖 2圖 28 所示 。其主觸點電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電流，線圈額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相等?？傻?Iset,t 在 22A~30A之間。 目前市面上有許多功能完善的水位控制器，各自有各自的特點，但是其中利用NE555 芯片來實現(xiàn)的占大多數(shù) ，選用 NE555 來實現(xiàn)的控制電路的穩(wěn)定性都比較高，成本也較低，所以在市場上的競爭力也比較強。當(dāng)然，隨著自學(xué)的資料的增加，思路 越來越開闊，設(shè)計過程中遇到的各種問題也迎刃而解。此設(shè)計可能仍舊隱藏著一些缺陷。 第 19 頁 參考文獻 [1] 康華光 .數(shù)字電子技術(shù) [M]. 北京：高等教育出版社 ： 215~220. [2] 袁任光 .電動機控制電路選用與 260 實例 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社： 73~150. [3] 崔國富 .低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng) [M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . [4] 程周 .電機拖動與電控技術(shù)（第二版） [M]. 北京：電子工業(yè)出版社： 130~135. 第 20 頁 附 錄 NE555 控制電路在 Multisim 中的 電路圖如圖附 1所示，水位 從 H1 上升到 H3 時的仿真結(jié)果如圖附 2 所示 ,其中該圖右下角有兩個虛擬的萬用表，左邊的數(shù)值代表 KA1 線圈 兩端電壓，右邊的數(shù)值時 KA2 線圈兩端電壓。而對于沒學(xué)過但卻是方案需要的知識，也通過自學(xué)和老師的指導(dǎo)下，有所掌 握。電路安全系數(shù)較高，但是實用性欠佳，沒有嚴(yán)格考慮制作成本，為了達(dá)到任務(wù)要求，本系統(tǒng)設(shè)計時候采用的繼電器過多。 表 28所選斷路器主要參數(shù)表 型號 EA9AN 小型斷路器 符合標(biāo)準(zhǔn) GB10963 / IEC 60898 額定電壓 230/400 V AC 額定電流 663 A 分?jǐn)嗄芰? 6 kA 脫鉤特性 C/D 第 16 頁 整體元器件清單 “弱電”部分元器件清單 其元器件清單如表 29所示。Ue 為電機額定電壓 (380KV)； Iek 為接觸器額定電流； Uek 為接觸器額定電壓； Pe 為電機的額定功率（ 10KW）； Uel 為線路額定電壓(380KW)； Ik 為接觸器主觸頭電流。本設(shè)計針對這三個典型故障對電機進行保護。 此外、為了方便人工操作，控制回路中還設(shè)置了無復(fù)位旋鈕開關(guān)。其主要由無回復(fù)開關(guān)（旋鈕開關(guān)）、中間繼電器觸點、交流接觸器、電流互感器、電流繼電器、熔斷絲、降壓變壓器、斷路器、三相異步電機等構(gòu)成。具體接線方法如圖 25所示。 在輸出端和地線之間配置一個小功率中間繼電器（ KA KA2）。 ② M2 電機：由于 IC2 只有管腳 2與水位 H1 的浮力開關(guān)相連接，故只會受到此浮力開關(guān)的開閉影響。由 表 23 可知此時 555 的輸出端 3 腳的電位為 Vcc。 控制電路由兩個 NE555 芯片構(gòu)成， IC1 專門控制 M1 電機電