【正文】 極管，一個(gè)電容組成 電容濾波電路對(duì)低壓交流電進(jìn)行整流 和濾波 。 （ 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。由于本系統(tǒng)要求弱電控制強(qiáng)電，而 中間 繼電器的作用 正 是在回路中實(shí)現(xiàn)用小電流、低電壓來(lái)控制大電流、高電壓設(shè)備 。 （ 3） 水位檢測(cè)電路：采用市場(chǎng)上流行的浮力開(kāi)關(guān)放置在水塔的指定水位處。 強(qiáng)電部分電路按功能劃分及實(shí)現(xiàn)方式如下： （ 1） 電源電路： 課程 任務(wù) 的 要求 是 使 用 3臺(tái) 10KW水泵 電動(dòng)機(jī)，由于電機(jī)功率較大，必須采用三相異步電機(jī)與電網(wǎng)相連。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。為了起到保護(hù)電機(jī) 的作用，該電路采用帶電磁脫扣器的斷路器做過(guò)載和短路保護(hù)，使用 與每相相連 的 電流互感器與電流繼電器并聯(lián)的方法做斷相保護(hù)。 此外，還設(shè)置了手動(dòng)開(kāi)關(guān)以便實(shí)現(xiàn)電機(jī) 啟停 的人 工 操作。 （ 4） 電機(jī)故障檢測(cè)與備用電機(jī)啟動(dòng)電路：此部分并結(jié)合幾個(gè)繼電器和延時(shí)繼電器的互相配合實(shí)現(xiàn)備用電機(jī)的投入和故障電機(jī)的指示。 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)啟停控制進(jìn)行簡(jiǎn)要分析， M2 電機(jī)的控制同理可得。 當(dāng)液面低于最低水位 H1時(shí)，所有的浮力開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)，此時(shí) NE555 芯片的 6 腳都呈低電位，則輸出為高電位，此時(shí) ， 兩端分別接 在 NE555 芯片輸出管腳和地線 的繼電器（ KA1）線圈得電，并帶動(dòng) 安裝在 兩臺(tái)主電機(jī)控制部分的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使得與之串聯(lián)的交流接觸器（ KM1）的線圈得電，同時(shí)帶動(dòng)其對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使得 M1 電機(jī)和電網(wǎng)相連，電機(jī)得以啟動(dòng)。 當(dāng)液面高于水位 H3 時(shí)， NE555 芯片的 6腳都呈高電位，輸出端電位立即變?yōu)?V，使得繼電器線圈兩端電壓為 0V，電機(jī)控制部分的常開(kāi)觸點(diǎn)復(fù)原，使得與之串聯(lián)的交流接觸器（ KM1）的線圈無(wú)電流通過(guò)，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使得 M1 電機(jī)和電網(wǎng)斷開(kāi)連接，電機(jī)停機(jī)。 ②電機(jī)故 障檢測(cè)與備用電機(jī)的投入原理： 正常運(yùn)行的電機(jī)出現(xiàn)故障一般是三相短路、過(guò)載、缺相。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(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)；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(kāi)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(kāi)，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。其作用是為弱電部分的控制電路提供直流穩(wěn)壓電源。 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。電路中構(gòu)成 Es、 Dl、 U D3通電回路，在 U1 ，上形成上正下負(fù)的半波整 流 電壓 。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 。 圖 22 降壓整流電路原理圖 第 6 頁(yè) 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。 1） 根據(jù)控制電壓的最大工作負(fù)荷時(shí)所 需要的功率進(jìn)行選擇，以保證變壓器在長(zhǎng)期工作時(shí)不至于超過(guò)允許溫升。 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(hào) 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(dāng)直接影響到弱電部分電路能否正常運(yùn)行。 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。 圖 22 控制電路圖 第 7 頁(yè) 工作原理 NE555 芯片是整個(gè)控制電路的核心，所以在闡述原理前，先簡(jiǎn)單介紹 NE555 系列芯片。 ① NE555 的特點(diǎn)有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。 ，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 、溫度穩(wěn)定度佳， 且價(jià)格便宜。各管腳的配置說(shuō)明如表 22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(kù)中；右：實(shí)際芯片） 表 22 NE555 管腳配置說(shuō)明 Pin 1 （接地） 地線 ， 通常被連接到電路共同接地。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于 2/3 VCC，下緣須低于 1/3 VCC 。周期的結(jié)束輸出回到 0伏左右的低電位。 Pin 4 （重置） 一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。 第 8 頁(yè) Pin 5 （控制） 這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。 Pin 6 （鎖定） 當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從 1/3 VCC 電壓以下移至 2/3 VCC 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 8 （ V +） 這是 555 個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。 表 23 555 系列芯片 功能表 （ 2） NE555 芯片控制電路工作原理 對(duì) NE555 芯片各管腳功能和功能表有了初步的了解后，我們開(kāi)始對(duì)本設(shè)計(jì)的控制部分電路的工作原理進(jìn)行分析。接通電源后，兩個(gè) NE555 芯片通過(guò) 8腳獲得電能，其 Vcc=12V。（仿真電路見(jiàn)附錄） 。 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(kāi)關(guān)都是斷開(kāi)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） 。 續(xù)表 22 第 9 頁(yè) ② M2 電機(jī)：當(dāng)水位低于最低水位 H1 時(shí)，所有的浮力開(kāi)關(guān)都是斷開(kāi)的，此時(shí) IC1的管腳 2的電位為 ： 0V（ 31Vcc）；管腳 6的電位為： 6V（ 32Vcc） 。 2） 水位高于 H4 時(shí) 當(dāng)水位高于最高水位 H4時(shí)，所有的浮力開(kāi)關(guān)都是閉合的，此時(shí)兩個(gè)芯片的管腳 2和管腳 6的電位都為 12V；當(dāng) H4的浮力開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候，導(dǎo)致控制電路中的三極管 Q1的基 極從原來(lái)的負(fù)電位變?yōu)檎碾娢?，三極管導(dǎo)通，使得集電極由原來(lái)的 12V 變?yōu)?，同時(shí)，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(dāng)管腳 4（重置腳）為 0V 時(shí)（本系統(tǒng)仿真測(cè)得為 ，為三極管管壓降），無(wú)論管腳 6的電位如何，都會(huì)對(duì) 555 芯片強(qiáng)制復(fù)位，使得兩個(gè)芯片的輸出電壓都為0V。所以為了避免出現(xiàn)此類(lèi)情況，本設(shè)計(jì)采用繼電器實(shí)現(xiàn) IC2 的 4 腳電位鎖定。當(dāng)水位下降到 H1 以下后→對(duì)應(yīng)的浮力開(kāi)關(guān)斷開(kāi)→與該浮力開(kāi)關(guān)串聯(lián)的繼電器 KA4 無(wú)電流流過(guò)→對(duì)應(yīng) 觸點(diǎn)斷開(kāi)→電位鎖定解除。由 表 23 可知此時(shí) 555 的輸出端 3腳的電位保持原來(lái)狀態(tài)不變。因此，從水位低于 H1 開(kāi)始到 H4 的過(guò)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(shí) 555的輸出端 3 腳的電位保持原來(lái)狀態(tài)不變。那么，此時(shí) IC1 的管腳 2 的電位為 ： 12V（ 31Vcc）；管腳 6的電位為： 12V（ 32Vcc） 。 5）水位由 H4 下降到 H2 的過(guò)程 此過(guò)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 。 以上只分析了水位對(duì)兩個(gè) NE555 的輸出腳電位的影響規(guī)律，接下來(lái)介紹輸出腳電位怎樣控制電機(jī)啟停。輸出端輸出高電位（等于 Vcc）→中間繼電器的線圈得電→配置在電機(jī)控制電路的觸點(diǎn)閉合→相應(yīng)的控制回路導(dǎo)通→電機(jī)啟動(dòng)。 主要元器件參數(shù)選擇 （ 1） NE555 芯片參數(shù)功能特性： ① 供應(yīng)電壓