【文章內(nèi)容簡介】 T F 11 T O 1C32 20 u電容濾波電路1 N 4 0 02 ～ 12V ～ 220V 圖 21 降壓整流電路圖 工作原理 原理如圖 22 所示。接通電源后，交流電流經(jīng)降壓整流部分，當輸入交流電壓 為正半周時，對 D D3 加正 方向電壓， 使得 Dl、 D3導通；對 D D4 加反 方向 電壓，D D4 截止。電路中構(gòu)成 Es、 Dl、 U D3通電回路，在 U1 ，上形成上正下負的半波整 流 電壓 。 Es 為負半周時，對 D D4加正向電壓， D D4 導通；對 D D3加 反向電壓， D D3 截止。電路中構(gòu)成 Es、 D U2 、 D4通電回路，同樣在 U2 上形成上正下負的另外半波的整流電壓 。 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 。 圖 22 降壓整流電路原理圖 第 6 頁 主要元器件參數(shù)選擇 （ 1）降壓變壓器 TF1 的選擇 控制變壓器一般用于降低控制部分電路電壓，以保證控制電路的安全可靠。本設(shè)計根據(jù)以下兩個原則選用變壓器容量。 1） 根據(jù)控制電壓的最大工作負荷時所 需要的功率進行選擇，以保證變壓器在長期工作時不至于超過允許溫升。 2） 變壓器的容量應能保證部分吸合的電器，在啟動其他電器時，仍能可靠吸合，同時又能保證將要啟動的電器也能啟動吸合。 根據(jù)以上原則選擇的變壓器參數(shù)如表 21 所示 表 21 所選變壓器參數(shù) 型號 輸入電壓 輸 出 電壓 輸出電流 TF6632 110V/220V 12V 3A （ 2）濾波電容 C3的選擇 濾波電容的選擇適合恰當直接影響到弱電部分電路能否正常運行。常用的濾波電容為瓷介質(zhì)電容，這里選擇型號為 X7R（穩(wěn)定型）瓷介質(zhì)電容，其大小為 220? 。 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。電路圖如圖 23所示。 圖 22 控制電路圖 第 7 頁 工作原理 NE555 芯片是整個控制電路的核心，所以在闡述原理前，先簡單介紹 NE555 系列芯片。 （ 1） NE555 系列芯片簡介 NE555 是屬于 555 系列的計時 IC 的其中的一種型號， 555 系列 IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省 電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而 555 是一個用途很廣且相當普遍的計時 IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號。 ① NE555 的特點有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 ，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 ，可直接推動多種自動控制的負載。 、溫度穩(wěn)定度佳， 且價格便宜。 ② NE555 引腳圖 和功能表 NE555 芯片管腳圖如圖 24所示。各管腳的配置說明如表 22所示。功能表如表23 所示。 T R IG2Q3R45T H R6VCC8GND17IC 1N E 5 5 5 圖 24 NE555 功能 — 管腳圖（左： Protel 的元件庫中；右：實際芯片） 表 22 NE555 管腳配置說明 Pin 1 （接地） 地線 ， 通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 （觸發(fā)點） 這個腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。 Pin 3 （輸出） 當時間周期開始 555 的輸出腳位 。周期的結(jié)束輸出回到 0伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。 Pin 4 （重置） 一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 第 8 頁 Pin 5 （控制） 這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當計時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下 ,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 （鎖定） 當這個接腳的電壓從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時啟動這個動作。 Pin 7 （放電） 這 個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為 ON 時為 LOW，對地為低阻抗，當輸出為 OFF 時為HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8 （ V +） 這是 555 個計時器 IC 的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+ 伏特（最小值）至 +16 伏特（最大值）。 表 23 555 系列芯片 功能表 （ 2） NE555 芯片控制電路工作原理 對 NE555 芯片各管腳功能和功能表有了初步的了解后，我們開始對本設(shè)計的控制部分電路的工作原理進行分析。 控制電路由兩個 NE555 芯片構(gòu)成， IC1 專門控制 M1 電機電動機， IC2 專 門控制 M2電機電動機。接通電源后，兩個 NE555 芯片通過 8腳獲得電能，其 Vcc=12V。本設(shè)計通過 Multisim 仿真軟件對控制電路進行仿真，并測定相應的電位。（仿真電路見附錄） 。 首先，先闡述水位開關(guān)的閉合對芯片的輸出端電位的影響規(guī)律。 1）水位低于 H1 時 ① M1 電機：當水位低于最低水位 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） 。由 表 23可知此時 555 的輸出端 3 腳的電位為 Vcc。 續(xù)表 22 第 9 頁 ② M2 電機：當水位低于最低水位 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 ： 0V（ 31Vcc）；管腳 6的電位為： 6V（ 32Vcc） 。由 表 23 可知此時 555 的輸出端 3 腳的電位為 Vcc。 2） 水位高于 H4 時 當水位高于最高水位 H4時，所有的浮力開關(guān)都是閉合的，此時兩個芯片的管腳 2和管腳 6的電位都為 12V；當 H4的浮力開關(guān)閉合的時候，導致控制電路中的三極管 Q1的基 極從原來的負電位變?yōu)檎碾娢?，三極管導通，使得集電極由原來的 12V 變?yōu)?，同時，接在三極管集電極的管腳 4電位由高迅速變?yōu)榻咏?0V，根據(jù) 表 23可知，當管腳 4（重置腳）為 0V 時（本系統(tǒng)仿真測得為 ，為三極管管壓降），無論管腳 6的電位如何，都會對 555 芯片強制復位，使得兩個芯片的輸出電壓都為0V。 值得注意的是，在設(shè)計初期使用 Multisim 仿真時 ， 發(fā)現(xiàn)當水位稍微下降到 H4 以下后， M2電機會立即啟動，然后給水塔加水，水位很快會上升到 H4 以上， M2 電機停機，如果此時水塔排水比注水的速度稍小 ，那么會出現(xiàn)水位在 H4 的上下徘徊，導致 M2電機頻繁開機，由于大功率電機頻繁啟動，其啟動電流大，容易燒毀電機，同時保護作用的接觸開關(guān)也經(jīng)不起大電流的頻繁沖擊。所以為了避免出現(xiàn)此類情況，本設(shè)計采用繼電器實現(xiàn) IC2 的 4 腳電位鎖定。其工作過程是：當水位超過 H4 時→對應的浮力開關(guān)閉合→通過三極管 Q1 集電極的電位的突降→與其集電極串聯(lián)的繼電器 KA3 無電流流過→對應的常閉觸點由斷開變?yōu)殚]合→由繼電器 KA4 自鎖→ IC2 管腳 4 電位保持。當水位下降到 H1 以下后→對應的浮力開關(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 觸點斷開→電位鎖定解除。 3） 水位由 H1 上升到 H3 的過程中 ① M1 電機：當水位從 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） 。由 表 23 可知此時 555 的輸出端 3腳的電位保持原來狀態(tài)不變。 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