【正文】 浮力原理，當(dāng)浮球因浮力作用而上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，接線盒內(nèi)的磁簧開關(guān)（或微動(dòng)開關(guān)）受到臂端磁鐵影響，而作“ NC”接點(diǎn)與“ NO”接點(diǎn)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(zhǎng)期浸泡不會(huì)影響正常工作，設(shè)計(jì)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(shí) IC1 芯片的管腳電位情況一致， M1電機(jī)的狀態(tài)也相同 。當(dāng)水位下降到 H1 以下后→對(duì)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(wú)電流流過→對(duì)應(yīng) 觸點(diǎn)斷開→電位鎖定解除。 1）水位低于 H1 時(shí) ① M1 電機(jī)：當(dāng)水位低于最低水位 H1 時(shí)，所有的浮力開關(guān)都是斷開的，此時(shí) 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(gè)計(jì)時(shí)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(jià)格便宜。 控制電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的控制電路由兩個(gè) NE555 芯片、兩個(gè)電容、兩個(gè) NPN 型三極管、兩個(gè)1N4002 型的二極管、四個(gè)接觸器和 14 個(gè)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(gè) 電流 繼電器 得電 ，使得串聯(lián)在電機(jī)控制電路的常開觸點(diǎn)斷開；串聯(lián)在備用電機(jī)啟動(dòng)電路的常閉觸點(diǎn)閉合（原來(lái)線圈帶 電 時(shí)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(jī)與電網(wǎng)相連的繼電器觸點(diǎn)斷開，故障電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了故障的指示和備用電機(jī)的啟動(dòng)功能。 整體方框圖及工作原理 （ 1）本設(shè)計(jì)的原理方框圖如圖 11所示 第 4 頁(yè) 圖 11簡(jiǎn)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(cè)與控制原理：這里僅對(duì) M1 電機(jī)啟?？刂七M(jìn)行簡(jiǎn)要分析， M2 電機(jī)的控制同理可得。在每個(gè)部分電路與電源直接相接處串聯(lián)保險(xiǎn)絲以保護(hù)設(shè)備。 （ 2） 控制電路：采用兩個(gè) NE555 芯片分別構(gòu)成 RS 觸發(fā)器作為核心控制部件。 第 3 頁(yè) 此外， 控制部分還必須對(duì)電機(jī)拖動(dòng)部分進(jìn)行控制，那么可以使用 中間 繼電器做強(qiáng)弱電的橋梁來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng) 電部分的控制。 任務(wù)分析與設(shè)計(jì)方案確定 本課程設(shè)計(jì)的主題是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易水位控制器。 在本課題的設(shè)計(jì)中，由于考慮到 設(shè)計(jì) 周期等限制，以及 任務(wù)要求的 局限性，僅僅設(shè)計(jì)了一個(gè)原始系統(tǒng)來(lái)達(dá)到題目要求 ，在設(shè)計(jì)中使用 Multisim仿真軟件對(duì)系統(tǒng)可行性進(jìn)行分析，并盡可能考慮到在實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，保證設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠正常運(yùn)行 。設(shè)計(jì)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(shí)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(yùn)用電力電子相關(guān)技術(shù)完成水位的檢測(cè)和控制電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉，以及故 障電機(jī)的保護(hù)和備用電機(jī)的投入等一系列自動(dòng)化工作。但對(duì)于電機(jī)故障和備用電機(jī)的投切問題，可以在電機(jī)控制部分配置交流接觸器結(jié)合熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)該要求。其信號(hào)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(jī)保 護(hù)電路：電機(jī)有三臺(tái)，兩臺(tái)為主電機(jī)，一臺(tái)為備用電機(jī)。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(yè) 2 單元電路設(shè)計(jì) 降壓整流電路設(shè)計(jì) 該部分由降壓一個(gè)變壓器 TF四個(gè) 1N4002 型的二極管構(gòu)成橋式整流電路、一個(gè)電容 C3 組成。 由于 整流后的直流實(shí)際是脈動(dòng)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(shí)儲(chǔ)能，在波谷時(shí)放能，使脈動(dòng)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(shí)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(shí) 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(jī)：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(shí)現(xiàn)了復(fù)位腳電位的鎖定而處在關(guān)機(jī)狀態(tài)，直到水位低于 H1 后才解鎖，重新啟動(dòng)。浮力開關(guān)的原理是：水位淹沒浮力開關(guān)→浮球上翹→帶動(dòng)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(cè)報(bào)警，既可水平安裝于桶測(cè)壁，也可垂直安裝于頂部，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，性能穩(wěn)定可靠，安裝方便，且其控制部分與被測(cè)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(jī)械設(shè)備上，以實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制。利用交流接觸器的原理，本設(shè)計(jì)將其線圈串聯(lián)在控制電路中，對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)兩端分別接電網(wǎng)和電機(jī)。其具體工作電路如圖 2圖 28 所示 。其主觸點(diǎn)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(diǎn)，但是其中利用NE555 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的占大多數(shù) ，選用 NE555 來(lái)實(shí)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(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力也比較強(qiáng)。當(dāng)然，隨著自學(xué)的資料的增加，思路 越來(lái)越開闊，設(shè)計(jì)過程中遇到的各種問題也迎刃而解。此設(shè)計(jì)可能仍舊隱藏著一些缺陷。 第 19 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [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(dòng)機(jī)控制電路選用與 260 實(shí)例 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社： 73~150. [3] 崔國(guó)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(jī)拖動(dòng)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(yè) 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(shí)的仿真結(jié)果如圖附 2 所示 ,其中該圖右下角有兩個(gè)虛擬的萬(wàn)用表，左邊的數(shù)值代表 KA1 線圈 兩端電壓，右邊的數(shù)值時(shí) KA2 線圈兩端電壓。而對(duì)于沒學(xué)過但卻是方案需要的知識(shí)，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(shí)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(jì)時(shí)候采用的繼電器過多。 表 28所選斷路器主要參數(shù)表 型號(hào) 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(yè) 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(jī)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(jī)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(jì)針對(duì)這三個(gè)典型故障對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。 此外、為了方便人工操作，控制回路中還設(shè)置了無(wú)復(fù)位旋鈕開關(guān)。其主要由無(wú)回復(fù)開關(guān)（旋鈕開關(guān)）、中間繼電器觸點(diǎn)、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(jī)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(gè)小功率中間繼電器（ KA KA2）。 ② M2 電機(jī)：由于 IC2 只有管腳 2與水位 H1 的浮力開關(guān)相連接，故只會(huì)受到此浮力開關(guān)的開閉影響。由 表 23 可知此時(shí) 555 的輸出端 3 腳的電位為 Vcc。 控制電路由兩個(gè) NE555 芯片構(gòu)成， IC1 專門控制 M1 電機(jī)電