水位自动控制电路

**大学信息学院

数字电路课程设计报告

题目：水位自动控制电路

专业、班级：电子信息科学与技术

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一．任务书

二．目录

1 设计目的 (4)

2 设计目的要求 (4)

3 设计方案选取与论证 (4)

4 仿真过程及结果 (5)

1 设计思路 (6)

2 现有设计方案 (6)

3 总体设计框图 (7)

5 结论故障分析及解决 (14)

6 参考文献 (15)

附录 (16)

三．内容

1. 设计目的

通过这次设计熟练对电子设计的动手技能，，提高电子设计的能力，同时也培养学生收集、整理、分析和刷选利用资料及各类信息的能力，也使得学生通过这次的设计对所学的数电和模电知识及各种电路、电路元件的功能更好的理解和运用。

2. 设计任务要求

功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。

2、当高于最高点时，电路能自动停水。

3、该电路的直流电源自行设计。（可采用W78××系列）

要求：1、选择适当的元器件，设计该电路。以实现上述功能。

2、利用Proteus绘制其电路原理图并进行仿真。

3. 设计方案选取与论证

3.1设计方案的选取：

（1）继电器式自动上水控制装置

继电器式水位控制装置工作原理是通过接入220V继电器控制电路的3个探测电极来检测水位高低，使继电器闭合或开启，控制水泵电动机的开停，达到控制水位的目的，控制电路较简单，但要注意以下几点:

1)在维修水塔中的水位探测电极时，须断开主回路和控制回路电源开

来使N线带电，造成维修人员的触电危险。

2)在水塔的低水位探测电极C的引线端，必须进行N线的重复接地。接地电阻要求小于4Ω，使C点水位探测电极保持良好的零电位，以利于继电器的可靠吸合，使自控电路运行稳定。

3)在水泵向水塔供水时，由于水流的冲击，使水塔内的水位波动起伏，容易导致继电器吸合、断开的频繁跳动，影响自控电路的正常稳定运行。

为了解决这个问题，我们可以在水塔中放置一木排浮漂，使水塔的水位上升平衡稳定。

（2）晶体管式自动上水控制装置

晶体管式水位控制装置工作原理是水位高低控制串接探测电极的2支晶体三极管的导通、关断，从而控制继电器回路，达到自动(可手动)启停水泵电动机的目的，以控制水位。设计与使用中应注意以下问题:

1)自制电子式自控装置所选用的电子电器元件必须是正规产品，并应对元器件的主要技术参数逐项检测。对装配好的整机要进行电老化及热老化的试验，并在电气试验室作额定工作状态的频繁动作100次以上的传动试验，以及绝缘耐压试验等。

2)由于三极管输出信号较小，需通过中间继电器来控制主回路接触器，以延长器件寿命，增加可靠性。

3)水位探测电极，至少要用6mm2的铜芯塑料线，如用30mm×3mm或40mm ×4mm铜排则更好。其端部要用电烙铁加热搪锡，以防止探测电极氧化锈蚀，降低电极的导电性能。

4)定期对整个控制电路检修维护和探测电极的清扫除垢。

3.2论证

综合考虑元件购买、成本高低、简便性和数字电路向对于模拟电路易操作等因素，本设计采用了方案二。

4. 仿真过程及仿真结果

总体设计框图

由任务分析可知该设计电路有两个功能：水位控制、水位显示。而要有这些功能就必须要有使其工作的控制信号，所以首先即必须要有输入信号，因为任务要求是自动控制，所以输入信号也必须由电路自己产生而不能人为加入，因此可以将整个电路设计为以下部分：信号产生、信号处理、电路控制和水位显示电路。整体电路框架如下图1所示。

1、设计思路

每部分电路都有其相应功能：首先有信号产生部分产生整个电路的输入信号，该信号经过信号处理部分处理之后，输出其他电路的控制信号，控制其他电路工作，电机控制电路部分接收到有信号处理电路输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水，使水位上升，而水位的变化有直接关系到信号的产生，因此有个循环的过程，即使水位保持在一定范围内：水位显示电路接收到有效信号后驱动显示器工作，使其显示该时刻的水位；水位超限时输出为报警电路的有效控制信号使报警电路工作，驱动报警器报警。由“信号产生→信号处理→电机控制→电机→信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。

2、现有设计方案

555定时器组成的水位自动控制器

3、总体设计框图

3.1、信号产生部分

该电路的目的是产生有效的输入信号，主要原理是利用水的弱导电性。水属于弱导电质、即使这样也可以通过水来传递微弱的电信号，鉴于此原理，初步将该电路设计成由水面上升与下降来控制电信号的接通与断开；当水位上升时接通电信号；当水位下降时断开电信号。按此分析，只要在水塔里放上用来传递电信号的探头，则水位上升到探头位置时接通电信号；水位低于探头位置时断开电信号。把电信号接通时设为有效信号即当做输入信号，而断开时设为无效信号，因此可以由电信号的接通与断开之间的变化产生信号当做控制信号。在水塔的不同位置放置几个探头时就可以根据水位的高低接通某些探头和断开某些探头。因此只要知道每个探头具体位置，再根据其输出电信号的情况就能大致确定水位的位置，将探头输出的电信号当做输入信号经过处理后成为电路的控制信号。

根据设计的要求，设水塔分水满、不足、两者之间三部分，因此可用探头个数设计为三个点的水位，原理图如下：

a-c为三个检测探头，其中a探头表示水箱底部水不足的临界点，b 表示在水满和水不足之间，c探头表示水满的触点。COM为公共电极，接+5V，为了提高精确度，将公共电极尽可能的靠近探头，即使电极与探头的距离尽量小，有利于电信号的传递。

图2 探头原理图

3.2、信号处理部分

该部分主要是对输入信号进行处理输出其他电路的控制信号，由于水的导电性十分微弱，由公共端通过探头的电信号会很小，不一定能够成为满足电路工作的控制信号，因此可以接一个反相器对输入信号进行处理。

图3所示即为用反相器对信号处理的原理图

3.3、水位显示部分

由以上电路的设计，可选用74LS147的优先编码器，所谓“优先”编码即多个输入端同时满足编码条件时，只对最高位编码。先用优先编码器把所输入信号进行编码，编码后由于输出低电平信号有效所以用反相器进行校正，校正后驱动显示器进行工作。

用开关的通断来分别表示水满、不足、中等这几个信号，水满时显示器可显示3，水不足时显示1。

根据要求该电路设计以编码器为核心的编码电路，具有设计的电路如下图4所示：

图4信号编码电路

a、b、c为信号输入端，D、C、B、A为编码器信号输出端。元件选择：编码器74LS147，反相器7407，显示器。

3.4、控制电路

该部分为整个设计电路的重点部分，也是难点部分。主要目的就是要控制电机的工作，通过控制电机的工作来控制水位，这也就是本实验的主要设计目的。

现用灯泡的亮灭代替电机的运转。由于任务要求：当水位低时要自动进水，满时要及时断电停水。也就是说只有A开关闭合时电机运转，现在用灯泡来表示即为灯灭;当3个开关都闭合是即显示3灯亮。

该部分电路设计如下图：

由于当DCBA为0011是灯亮，DCBA为0001是灯灭，故上图开关A闭合表示B=1，A打开表示B=0.

其原理为：A1和A2是两个555时基集成电路，其中，A1及R1、R2、C2组成自激多谐振荡器，A1的3脚每50s输出一个宽度仅为0.1s的低电平脉冲。A2与R4、C3组成延迟约为70s的单稳态触发器。

当水池中水位最低时即显示器显示1时，上面开关断开，此时A2的2脚为低电平，3脚为高电平，灯不亮。当水位上升最高点时，开关闭合，A2的2脚仍为高电平，A2的3脚变为低电平，灯亮。

优先编码器的输出信号与灯的状态之间的关系：

D C B A 灯

0 0 0 1 灭

0 0 1 0 保持

0 0 1 1 亮

其总电路图为：

3.5、元器件的选用及其参数

（1）在这里选择的555单稳态触发器，是由555定时器的基础上发展而来的。先对555定时器做个简单的介绍。如图3所示是它的内部的结构

图。

图3

下表是555定时器的功能表，充分说明了它的特性。如表（2）

表（2）555功能表

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

在这里用到的555单稳态触发器其工作特性是没有触发信号时，电路只有一种稳定状态一直保持低电平不变，有触发信号时，先会进入暂稳态再回到稳定状态。555时基电路(IC)接成单稳态触发器形式，继电器接在IC输出端3脚与地之间，2脚为触发信号输入端。平时3脚输出信号V=0，单稳态触发器为稳态。当有一负触发脉冲Vi作用于2脚时，单稳态触发器

翻转为暂稳态，3脚输出信号Vo=VCC。单稳态触发器驱动电路的特点是每触发一次555时基电路便驱动负载工作一个固定的时间，该工作时间等于单稳态触发器的输出脉宽丁(T=1.1RC)。在这里主要发挥了它的三大特点:其一，触发电流仅为0.5μA，特别适用于电极式水位触发导通电流越小越好的关键技术特性；其二，输出负载电流大，最大可达200mA，可直接驱动继电器；其三，可利用单稳态电路的延时特性避免由于水流冲击导致水塔内水面波动起伏而影响输出继电器频繁跳动的不良现象，以使自控电路工作更加稳定可靠。如图4所示为555单稳态触发电路图。

图4

（2）其他元器件及其参数

表6 元器件及其参数

Q1-Q8、Q9 三极管 9013 9014 R1-R8、R9、R10-R16 电阻10k 2k 220欧姆

IC1 编码器 74147

IC2 反相器7404

IC3、IC4 四输入与非门7420

IC5 译码器7448

IC6 二输入或门4071

IC7 二输入与门7400

C1-C8 电解电容10uf

报警器NE555时基定时器

显示器显示器

5.结论故障分析及解决

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我在做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于按时完成。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。

四．致谢

五．参考文献

[1] 康华光. 电子技术基础（数字部分）[M]. 华中科技大学电子技术课程组编.高等教育出版社 2006年1月第5版.

[2] 卿太全，李箫，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用[M].北京：人民教育出版社，2006

[4] 刘浩斌. 数字电路与逻辑设计[M].电子工业出版社，2007

[5] 阎石. 数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社，2005

附录：

水位数字控制电路

华南农业大学珠江学院水位数字控制电路实训报告院系：信息工程系专业：电气工程及其自动化班级：1202班姓名：黄伟奇201225180211 组员：罗润 201225180235 赖梓聪201225180242 指导老师：詹庄春 2013年11月20日

第一章绪论 (3) 1.1 摘要 (3) 1.2 课题研究的目的和意义 (3) 第二章系统总体设计及方案认证系统 (4) 2.1 设计内容 (4) 2.2 电路原理 (4) 2.4方案认证 (5) 第三章硬件电路设计设 (6) 3.1 利用multisim绘制原理图 (6) 第四章硬件电路安装及调试 (7) 4.1 手工焊的工具 (7) 4.2 焊接原理 (7) 4.3 焊接注意事项 (7) 4.4 元件清单及其功能 (9) 4.5 调试要点 (11) 4.6 问题讨论 (11) 第五章总结 (12) 第六章后记 (12) 参考文献 (13)

第一章绪论 1.1 摘要在日常生活及工农业生产中，往往需要对水位进行监测并加以控制，时下市场上有一些采用浮球来控制水位的球阀和简单水位控制开关，这些产品价格不高，但是没能做到自动控制水位的高低，下面介绍一款性能稳定的全自动水位控制器;该控制电路简单，使用灵活，可独立运作，也可作大型数字控制系统的外围控制器件。。 1.2 课题研究的目的和意义研究目的：通过这次的课题研究我们希望在理清它的发展脉络上进一步了解它的发明原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我们的动手能力，创新意识，及锻炼思维活动无疑是一个莫大的帮助。同时我们也希望这次的研究能让同学进一步了解照明灯，而不是仅局限于课本知识以内。从小的突破点入手，掌握又一项科技知识，从而实现课堂外的又一次提高，为现代教育科学尽一份力量！研究意义：随着电子技术的发展，人类越来越脱离纯手工的检测，特别是水位检测的发展，更是迅猛发展。本报告介绍的是模拟水位数字控制电路。依靠水位，来控制水泵的运行，适时对河水进行加水控制，达到用户用水安全。适合于水利工厂适时控制水源，达到合理利用水源，保护环境。

多种水位控制电路图

多种水位控制电路图电气自动化2010-01-30 22:32:41 阅读92 评论0 字号：大中小一、自动水位控制器本电路能自动控制水泵电动机，当水箱中的水低于下限水位时，电动机自动接通电源而工作；当水灌满水箱时，电动机自动断开电源。该控制电路只用一只四组双输入与非门集成电路(CD4011)，因而控制电路简单，结构紧凑而经济。供电电路采用12V直流电源，功耗非常小。控制器电路如图1所示。指示器电路如图2所示。

水位自动控制电路

**大学信息学院数字电路课程设计报告题目：水位自动控制电路专业、班级：电子信息科学与技术学生姓名：学号：指导教师：

指导教师评语：成绩：教师签名：

一．任务书二．目录目录 1 设计目的 (4) 2 设计目的要求 (4) 3 设计方案选取与论证 (4) 4 仿真过程及结果 (5) 1 设计思路 (6) 2 现有设计方案 (6) 3 总体设计框图 (7) 5 结论故障分析及解决 (14) 6 参考文献 (15) 附录 (16)

三．内容 1. 设计目的通过这次设计熟练对电子设计的动手技能，，提高电子设计的能力，同时也培养学生收集、整理、分析和刷选利用资料及各类信息的能力，也使得学生通过这次的设计对所学的数电和模电知识及各种电路、电路元件的功能更好的理解和运用。 2. 设计任务要求功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。 2、当高于最高点时，电路能自动停水。 3、该电路的直流电源自行设计。（可采用W78××系列）要求：1、选择适当的元器件，设计该电路。以实现上述功能。 2、利用Proteus绘制其电路原理图并进行仿真。 3. 设计方案选取与论证 3.1设计方案的选取：（1）继电器式自动上水控制装置继电器式水位控制装置工作原理是通过接入220V继电器控制电路的3个探测电极来检测水位高低，使继电器闭合或开启，控制水泵电动机的开停，达到控制水位的目的，控制电路较简单，但要注意以下几点: 1)在维修水塔中的水位探测电极时，须断开主回路和控制回路电源开来使N线带电，造成维修人员的触电危险。 2)在水塔的低水位探测电极C的引线端，必须进行N线的重复接地。接地电阻要求小于4Ω，使C点水位探测电极保持良好的零电位，以利于继电器的可靠吸合，使自控电路运行稳定。 3)在水泵向水塔供水时，由于水流的冲击，使水塔内的水位波动起伏，容易导致继电器吸合、断开的频繁跳动，影响自控电路的正常稳定运行。

水泵液位控制电路原理图

西安祥天和电子科技有限公司详情咨询官网https://www.360docs.net/doc/2411083985.html, 主营产品：液位传感器水泵控制箱报警器GKY仪表液位控制系统，液位控制器，无线传输收发器等水泵液位控制电路原理图水泵液位自动控制系统的主要由以下三个部分组成: 液位信号的采集液位信号的传输水泵控制系统 1.液位信号的采集液位信号的采集主要是选择合适的液位传感器。液位传感器的发展从最早的电极式、UQK/GSK传统浮子、到现在的压力式、光电式和GKY液位传感器等，形成了多种液位控制方式。电极式便宜简单，但在水中会吸附杂质，使用寿命短。传统浮子与相对滑动轨道之间只有1mm 左右的细缝，很容易被脏东西卡住，可靠性较低。这些是不能在污水中使用的。光电式也不能用于污水，因为玻璃反射面脏了就会出现误判断。GKY液位传感器可以弥补这些缺陷，在污水和清水中可以使用。所以液位控制的系统设计应该根据具体使用环境慎重选择传感器，如果选择不当，将会导致控制系统故障频发，甚至瘫痪，这是导致现有很多液位自动控制系统使用不到一年就失灵的重要原因。不同液位传感器检测液位的原理是不同的，具体可参见百度文库中“如何选择液位传感器”“什么是液位开关液位开关原理”等文章。 2.液位信号的传输液位信号的传输可以有有线和无线两种方式。有线就是通过普通电缆线或屏蔽线传输，大部分传统液位传感器通过普通的BV线就可以了，传输信号易受干扰的压力式、电容式传感器需要用屏蔽线传输而且距离不能太远。在传输距离远或不方便铺设传输线路的场所，需要使用无线液位传输系统。无线液位传输系统可以有多种方式：第一种是直接采用无线收发设备传输液位信号，如GKY-WX。第二种是借助于通讯网络的短信收发功能将液位信号传达到目的地，如GKY-DXSF。第三种是目前最流行一种传输方式，就是借助中间服务器平台，采用流量卡来传输液位信号，如 GKY-GPRSSF。

水位控制电路设计报告

水位控制电路设计一、设计任务与要求 1、控制器能准确测量出水箱内的水位。 2、水位过低时控制器讲导通水泵自动供水，水位达到一定程度时便自动停止供水。二、方案设计与论证设五个水位分别为：最低水位、水箱1/3处，水箱1/2处、水箱3/4处、最高水位。五个发光二极管分别对应以上不同的水位。在水箱中插入一根绝缘棒，在绝缘棒对应位置上按上五个电极，拉出五根导线连在发光二极管上，并提供电源。若水位满过探头电极，利用不纯净水导电这一性质，电路导通，对应的发光二极管亮。利用水位是否满过电极控制水泵工作，实现自动供水功能。设水箱1/2处为水位下限点A，设水箱最高水位为上限B，当水位高于B点时，利用设计电路使水泵不导通，当水位低于B点时，水泵通过设计电路导通工作。导通关断工作可利用继电器、三极管等元件进行。方案一、本电路用一块555时基电路和少量外围元件，依靠电平变化来触发翻转使J吸合或释放控制电机工作。当水位低于B点时，Ic(555)

②、⑥脚电压小于1／3Vcc③脚为高电平，J吸合抽水机工作。当水位升至a点时，②、⑥脚为高电平，③脚为低电平，J释放抽水停止，在此由R1使水位保持在A、B两点之间。重要部位就是A、B两接点。为了防止氧化，我用炭棒作接点材料。要使这两点悬空离池边3～10cm，c点用螺栓固定在水泵或水管任一部位。方案二、

在水箱绝缘棒最低水位处设一个C点，C点连接电源。当水位低于A 点或者在A、B之间的时候，利用与非门、三极管和继电器接通水泵，当水位处于B点时，A、B进入与非门，与非门输出为高电平，通过继电器导通水泵。方案二容易成功，我们选择了方案二三、单元设计电路与参数计算一、电路与参数计算图1是控制器电路图，在水箱中有两只检测探头"A"和"B"，其中"A"是下限水位探头，"B"是上限水位探头，12V直流电源接到探头"C"，它是水箱中储存水的最低水位。下限水位探头"A"连接到晶体管T1(BC547)的基极，其集电极连到12V 电源，发射极连到继电器RL1，继电器RL l接入与非门N3第○13脚。同样，上限水位探头"B"接到晶体管T2的基极(BC547)，其集电极连到12V电源，发射极经电阻R3接地，并接入与非门N1第①、②脚，与非门N2的输出第④脚和与非门N3的第○12脚相连，N3第①脚输出端接到N2第⑥脚输入端，并经电阻R4与晶体管T3的基极相连，与晶体管T3发射极相连的继电器RL2用来驱动电动机M。当水箱向水位在探头A以下，晶体管T1与T2均不导通，N3输出高电平，晶体管T3导通，使继电器RL2有电流通过而动作，因而电动机工作，开始将水抽入水箱。当水箱的水位在探头A以上、探头B以下时，水箱中的水给晶体管T1提供了基极电压，使T1导通，继电器RLl得电吸合N3第○13 脚为高电平，由于晶体管T2并无基极电压，而处于截止状态，N1第①、②脚输入为低电平，第③脚输出则为高电平，而N2第⑥脚输入端仍为高电平，因而N2第④脚输出则为低电平，最终N3第11脚输出为高电平，电动机继续将水抽入水箱。当水箱的水位超过上限水位B时，晶体管T1仍得到基极电压，继电器RLl吸合。N3第○13脚仍为高电平，同时，水箱中的水也给晶体管T2提供基极电压使其导通，Nl第①、②脚输入端为高电平，

水位自动控制器的设计说明

电子科技大学毕业实践报告报告题目：水位自动控制器的设计学习中心（或办学单位）：电子科技大学函授站指导老师：孔繁镍职称：副教授学生：宁彤天学号: C 专业：电子信息工程技术 2012年 04月 01日

电子科技大学

目录第一章摘要 (02) 第二章介绍主要元件CD4011 (03) 一.CD4011芯片功能图 (03) 二.CD4011部保护网络部图 (03) 三.CD4011逻辑图 (04) 四．CD4011引脚图 (05) 第三章设计方案与电路工作原理 (06) 第一节水位自动控制电路原理 (06) 第二节电源电路工作原理 (07) 第三节水泵开关电路 (08) 第四章调试与安装 (09) 第一节安装 (09) 第二节调试 (09) 第五章元器件清单 (10) 第六章总结 (11) 第七章参考文献 (12)

水位自动控制器的设计第一章摘要本水位自动控制器的设计是为了解决在一些农村，普遍使用井水作为日常生活用水，与之相配套的还在屋顶装有水箱，通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来，平时就用水箱中的水，从而达到如同城市中的自来水一样方便的效果。在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水满溢，弄得整个屋子都是水。利用本文介绍的这款水箱水位自动控制器，能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。本电路包括水位检测电路，水位围测量电路，水泵开关电路，指示电路和电源电路5部分。水位测量电路的功能是利用水的导电性检测水位的变化，水位围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水位围的确定，应根据水箱来调节低水位探头放置位置和高水位探头放置的位置。水泵开关是用继电器通与断来完成水泵是否工作，指示电路的功能是显示水泵是否在工作。电源电路则为以上电路提供直流电源本水位自动控制器如把水泵换成其它通断器件(如220V电磁阀)也适用于家庭住宅、学校、工厂、宾馆、办公、楼宇的自来水水塔（水池）式控制，以及供水、消防、轻工、印染、化纤、造纸、化工、食品、饮料、酿造、制糖、养殖、工矿、农业、水处理等行业的给排水和其它生产用液体供给排放自动化控制。关键字：水位控制自动电路设计 CD4011 水箱电路

DF-96系列全自动水位控制器工作原理

DF-96系列全自动水位控制器工作原理 [日期：2012-01-02] 来源：作者：辽宁徐涛一、整机工作原理该型全自动水位控制器电路原理如下图所示。由图可知，本控制器电路主要由电源电路、水位信号检测电路、输出驱动电路三部分组成，下面分别加以介绍。 1．电源电路 AC220V电压经变压器T降压，其次级输出近13V左右交流电加至由D1~D4构成的整流桥输入端，整流后经电容CI滤波得到约10.5V直流电压。该电压经Rl加到红色发光管LED I上，将LEDI点亮，表示电源正常。该电压除了为IC I 及继电器提供工作电源外还直接送到水位检测电极C．作为水位检测的公共电位。 2．水位信号检测电路该部分是以四二输入与门电路CD4081为核心并配以五根水位检测电极A—E构成的。其作用是根据电极实测水位的变化CD4081相应引脚的电平随之变化，满足与门条件时相应输出端电平改变，以驱动输出电路。其中R2是ICI 的电源输入限流电阻，D5与R3及D6与R8起隔离自锁作用，当相应输出端即ICI(10)脚、(3)脚为高电平时将(8)脚、(1)脚锁死，其状态的翻转取决于(9)脚和(2)脚。C2—C5及R4_R6、R12的作用是滤除干扰信号意外进入控制器引起误动作。 3．输出驱动电路该部分主要由驱动管VTI，继电器Jl、功能选择开关K及输出状态指示绿发光管LED2组成。功能选择开关K处于“开？位时，继电器Jl被强制动作．其相应触点Jl-I闭合，外接负荷（单相电动水泵或控制接触器）开始工作，输出状态指示绿发光管LED2也被点亮；处于“关”位时，触点Jl-I断开，外接负荷被切断；处于“自动”位置时．Jl动作与否受驱动管VTI的控制．当VTI基极电位高于0.7V 以上时则饱和导通，继电器儿得电动作，其触点Jl-I闭合，反之则断开。

液位自动控制器电路图

液位自动控制器电路图 2013-07-29 | 阅：1 转：190 | 分享修改液位自动控制器电路图工业变频2008-12-15 11:30:47 阅读1167 评论0 字号：大中小本例介绍的液位自动控制器采用分立元件制作而成，其特点是液位检测电极上只通过微弱的交流电流，电极不会产生电解反应，使用寿命较长。电路工作原理该液位自动控制器电路由电源电路和液位检测控制电路组成，如图所示。图液位自动控制器电路电源电路由电源开关S1、电源变压器T、整流桥堆UR1、UR2和滤波电容器C1、C2组成。液位检测控制电路由检测电极a～c、控制按钮S2、S3、电阻器R1～M、晶体管V1、V2、

发光二极管VL1、VL2、继电器K、交流接触器KM和二极管VD组成。接通电源后，交流220V电压经T降压后，在T的W2绕组和W3绕组上分别产生交流6V电压和交流12V电压。交流12V电压经UR2整流及C2滤波后，为Κ及其驱动电路提供＋12V工作电压，同时将VL1点亮。在储液池内液位低于下限时，电极a～c均悬空，T的二次绕组与整流滤波电路之间的回路处于开路状态，V2处于截止状态，V1饱和导通，K通电吸合，其常闭触头K1断开，常开触头K2接通，KM吸合，加液泵电动机M通电开始工作，同时VL2点亮。当储液池内液位上升至电极c处时，电极a和电极c通过液体的电阻接通，T的V2绕组上的交流6V电压经URI 整流、C1滤波及R1限流后加至V2的基极，使V2导通，V1截止，K和KM释放，加液泵电动机M停转。同时VL2熄灭，K的常闭触头K1又接通。当液位再次下降至电极a、b以下时，K和KM再次通电工作，电路进人下一个工作循环下。 S2为手动停止按钮，S3为手动强制运行按钮。在液位处于上、下限之间时，通过S2和 S3可任意停止或起动加液泵电动机。元器件选择 R1～R4选用1／4W的金属膜电阻器或碳膜电阻器。 C1和C2均选用耐压值为25V的铝电解电容器。 VD选用1N4007型硅整流二极管。 VL1和VL2均选用φ5mm的发光二极管。 V1选用58050或3DG12型硅NPN晶体管；V2选用59014或3DG6型硅NPN晶体管。 UR1和UR2均选用1A、50V的整流桥堆。 K选用JRX-13F型12V直流继电器。 KM选用CDC10型220V交流接触器。 S1选用5A、220V的电源开关；S2和S3均选用动合按钮。 T选用5～SW的电源变压器。电极a～c可使用不锈钢制作。本例介绍的液位自动控制器，电路简单易制，无需调试，可用于各种工矿储液池的液位检测与控制。电路工作原理

水位控制系统设计

课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号：姓名：

水箱水位控制系统设计摘要本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件

目录前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)

前言水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。

水泵自动供水电路.doc

水泵自动供水电路自动抽水控制器(二根线)1 《电子报》曾介绍过多款实用的自动抽水电路，这些电路都需要3根以上的水位探测信号线。由于水塔与水泵的距离较远，为了节省线材和减少架线的难度。本人设计了一款只有两根信号线的自动抽水控制电路。用来控制自家水泵，性能稳定可靠，现介绍给大家。电路原理：如图：图中继电器J是用来控制水泵的电源，电容Ｃ１是为了消除信号线上的干扰。IC ：ＮＥ５５５接成施密特触发电路，利用其回差特性而达到保持的目的。自动抽水：当水位下降低于C点时，C点悬空。IC的②脚低于1／3Ｖｃｃ，其③脚输出高电平，继电器得电吸合，启动水泵抽水，水位逐渐上升。中间保持：当水位上升到Ａ点到Ｂ点之间时，电阻R4被串接入电路，此时P点电位控制在1／2Ｖｃｃ左右，触发器保持原来的状态不变。抽水自停：当水位上升至Ａ点时，由于水电阻较小,P点电位高于2／3Ｖｃｃ，ＩＣ的③脚输出低电平，继电器断电，水泵停止抽水。这样可以达到自动抽水的目的。该电路简单、制作容易，一般不需调试就可以工作。说明: 水位探测线A B C可直接用胶皮铝线做成，插到水池里，BC要求靠得很近但不能直接接触.A是最高水位探测线，C是最低水位探测线用自动供水器电路图2

本例介绍的农用自动供水器，可用于对三相（采用交流380V电压）水泵和单相（采用交流220V电压）水泵的自动控制，实现无人值守自动抽水。电路工作原理该农用自动供水器电路由电源电路、水位检测电路和控制执行电路组成，如图1 所示。图2 水泵自动供水器电路电源电路由电源变压器T、整流二极管VD1～VD4和滤波电容器C组成。水位检测电路由高水位电极A、低水位电极B和主电极C组成。控制执行电路由继电器K、控制晶体管V和交流接触器KM等元件组成。交流220Y电压经T降压、VD1～VD4整流和C滤波后，产生直流12V电压，供给控制执行电路。在水塔内无水或水位低于低水位电极B时，控制管V因基极电位与发射极电位相同而处于截止状态，继电器K不动作，其常开触点K2断开，常闭触点K1接通，交流接触器KM通电吸合，使三相水泵电动机M1通电运转，水泵开始抽水。当水塔内水位到达高水位电极A处时，＋12V电压经电阻器R1、高水位电极A、水的导电电阻和主电极C加至V的基极，使V正偏导通，继电器K通电工作，其常闭触

水位控制器电路制作

水位控制器电路制作电路图 1 23 4 4 321TRIG 2 OUT 3 4 C VOLT 5 THOLD 6 DISC HG 78 1 R ESET VCC GND IC1555 R175k R225k R3100k R45.1k VT12SC8050 VD1 1N4007 RELAY RELAY-DPST C110u C20.01u M C B A 水池 GND +5V C34.7u 核心元器件 1、555芯片 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图3(A)所示，按输入输出的排列可看成如图3(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O 和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。

图3 555集成电路封装图可以把 555 电路等效成一个带放电开关的 R－S 触发器，这个特殊的R－S触发器有2个特点：（1）两个输入端的触发电平要求一高一低。（2）两个输入端的触发电平，也就是使它们翻转的阈值电压值也不同。555等效触发器功能表如下： 2、2、NPN型三极管由三块半导体构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。可以当做开关元件使用。电路工作原理采用555时基集成电路组成的水位控制系统的电路图如图1所示。电路中555时基集成电路器（IC1）构成施密特触发器完成整个水位控制功能。图中A、B、C是三个电极检测点。当水位高于水位线A时，水泵停机，停止给水池加水；水位低于水位线B时，水泵工作，给水池加水。C电极是最低水位检测点，它连接于电源VDD。当水位低于水位线B时，C与B点不导通，导致IC 1的2、6脚电位为零，555时基集成电路3脚输出高电平，VT1导通，继电器吸合，水泵给水池加水。当水位到达B点时，由于C、B两点在水的作用下被短路（R1、R2、R3串联），使IC1的2、6脚电位大于1/3 VDD，而小于2/3 V等于1/2 V，此时，IC1输出端3脚维持高电平不变，水泵继续给水池加水。当水位到达A点时，C、B、A三点被短路（R2、R3串联），使IC1的2、6脚电位等于4/5 VDD，大于2/3VDD，IC1的3脚输出低电平，VT1截止，继

全自动水位控制器_水泵全自动液位控制器_df-96c_38v_2a

DF-96系列全自动水位控制器工作原理一、整机工作原理该型全自动水位控制器电路原理如下图所示。由图可知，本控制器电路主要由电源电路、水位信号检测电路、输出驱动电路三部分组成，下面分别加以介绍。 1．电源电路AC220V电压经变压器T降压，其次级输出近13V左右交流电加至由D1~D4 构成的整流桥输入端，整流后经电容CI滤波得到约10.5V直流电压。该电压经Rl加到红色发光管LEDI上，将LEDI点亮，表示电源正常。该电压除了为ICI及继电器提供工作电源外还直接送到水位检测电极C．作为水位检测的公共电位。 2．水位信号检测电路该部分是以四二输入与门电路CD4081为核心并配以五根水位检测电极A—E构成的。其作用是根据电极实测水位的变化CD4081相应引脚的电平随之变化，满足与门条件时相应输出端电平改变，以驱动输出电路。其中R2是ICI的电源输入限流电阻，D5与R3及D6与R8起隔离自锁作用，当相应输出端即ICI(10)脚、(3)脚为高电平时将(8)脚、(1)脚锁死，其状态的翻转取决于(9)脚和(2)脚。C2—C5及R4_R6、 R12的作用是滤除干扰信号意外进入控制器引起误动作。 3．输出驱动电路该部分主要由驱动管VTI，继电器Jl、功能选择开关K及输出状态指示绿发光管LED2组成。功能选择开关K处于“开？位时，继电器Jl被强制动作．其相应触点Jl-I闭合，外接负荷（单相电动水泵或控制接触器）开始工作，输出状态指示绿发光管LED2也被点亮；处于“关”位时，触点Jl-I断开，外接负荷被切断；处于“自动”位置时．Jl 动作与否受驱动管VTI的控制．当VTI基极电位高于0.7V以上时则饱和导通，继电器儿得电动作，其触点Jl-I闭合，反之则断开。二．实际应用分析下图是该型全自动水位控制器实际应用的四种接法，分别对应单控上水池、单控下水池、缺水保护和上下水池联合控制。 1.单控上水池此时电D(绿线)、E（黄线）与电极C（黑线）并接置入水池的最低点，与水池底部接触作为水池（水塔）地线（公共电位）；电极A(红线卜一为上水池(水塔)上限液位控制点，水位上升达到A点水位，水与探头接触，水位控制器自动关泵；B隘线卜一为上水池（水塔下限液位控制点，水位下降到B点水位以下，水与探头脱离接触，水位控制器自动开泵，水池充水。

水位控制电路图水位控制器原理

水位控制电路图水位控制器原理 1.本电路能自动控制水泵电动机，当水箱中的水低于下限水位时，电动机自动接通电源而工作；当水灌满水箱时，电动机自动断开电源。该控制电路只用一只四组双输入与非门集成电路(C D4011)，因而控制电路简单，结构紧凑而经济。供电电路采用12V直流电源，功耗非常小。控制器电路如图1所示。指示器电路如图2所示。

图1是控制器电路图，在水箱中有两只检测探头"A"和"B"，其中"A"是下限水位探头，"B"是上限水位探头，12V直流电源接到探头"C"，它是水箱中储存水的最低水位。下限水位探头"A"连接到晶体管T1(B C547)的基极，其集电极连到12V电源，发射极连到继电器R L1，继电器R L l接入与非门N3第○13脚。同样，上限水位探头"B"接到晶体管T2的基极(B C547)，其集电极连到12V电源，发射极经电阻R3接地，并接入与非门N1第①、②脚，与非门N2的输出第④脚和与非门N3的第○12脚相连，N3第①脚输出端接到N2第⑥脚输入端，并经电阻R4与晶体管T3的基极相连，与晶体管T3发射极相连的继电器R L2用来驱动电动机M。当水箱向水位在探头A以下，晶体管T1与T2均不导通，N3输出高电平，晶体管T3导通，使继电器R L2有电流通过而动作，因而电动机工作，开始将水抽入水箱。当水箱的水位在探头A以上、探头B以下时，水箱中的水给晶体管T1提供了基极电压，使T1导通，继电器R L l得电吸合N3第○13脚为高电平，由于晶体管T2并无基极电压，而处于截止状态，N1第①、②脚输入为低电平，第③脚输出则为高电平，而N2第⑥脚输入端仍为高电平，因而N2第④脚输出则为低电平，最终N3第11脚输出为高电平，电动机继续将水抽入水箱。当水箱的水位超过上限水位B时，晶体管T1仍得到基极电压，继电器R L l吸合。N3第○13脚仍为高电平，同时，水箱中的水也给晶体管T2提供基极电压使其导通，N l第①、②脚输入端为高电平，第②脚输出端为低电平，N2第③脚输出端为高电平，N3第○11脚第终输出低电平，使T3截止，电动机停止抽水。若水位下降低于探头B但高于探头A，水箱中的水依然供给晶体管T1的基极电压，继电器R L l继续吸合，使N3第○13脚仍为高电平，但晶体管T2不导通，N1第①、②脚输入端为低电平，其第③脚输出端为高电平，N2第⑥脚为低电平，则N2第④脚输出为高电平，最终N3第○11脚输出端继续保持低电平，电动机仍停止工作。若水位降到探头A以下，晶体管T1与T2均不导通，与非门N3输出高电平，驱动继电器R L2，电动机又开始将水抽入水箱。图2为指示器／监控器电路图，共有五个发光二极管，如果发光二极管全部亮，表示水箱中的水已充满。12V电源送到水箱底部的水中，晶体管(T3～T7)只要得到基极电压，就会导通并点亮相应的发光二极管(L E D5~L E D l)。当水箱中的水到达最低水位C时，晶体管T7导通，L E D l点亮；当水位上升到水箱的1／4时，晶体管T6导通，L E D l与L E D2点亮；当水位升到水箱的一半时，晶体管T5导通，则L E D l、L E D2和L E D3点亮；当水位升到水箱的3／4时，晶体管T4导通，则L E D l～L E D4均点亮；当水箱的水充满，晶体管T3导通，五个发光二极管全亮。因此从发光二极管点亮的状态，就能知道水箱中的水位发光二极管与水箱中的水位对应关系如附表所示。发光二极管应安装在容易监视的位置。改变探头A和B的高度可调节水位，但应注意调整螺丝A、B和C，其它水位探头之间必须绝缘，从而避免短路。 2.本文所示的电路图1是控制高架游泳池的简单便量方案。电路非常简单并且非常容易制造。图1中的SW1（通常闭合）和SW2（通常开路）是密封的PVC管中的微型舌簧开关。管的两端做成防水的,用防水密封胶密封它们。

水箱水位自动控制器.docx最终版

水箱水位自动控制器徐进朋2012012782 第八组水位控制器在现实生活中应用广泛，尤其是在传感器应用普及的今天。涌现出了一大批以各种传感器件为基础的水位控制器。有最初的浮球连杆式，到后来的直读式，压力传感式，微波式，电容式，电极式。由于其具有自动控制，安全节能等优点。越来越广泛的被应用在如抽水马桶，水箱等与人们日常生活息息相关的事物中。本次实验所设计的水箱水位控制器就是水位控制器的一种应用，它能够实现的功能如下：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。实验设计分为三部分：控制电路，信号采集电路，显示电路。实验采用的处理芯片为CD4011四与非门。 1.显示部分电路图如下： - 显示电路主要包括两部分，第一，电源电路显示部分。第二，继电器显示部分。分别采用红色和绿色二极管。具体作用及工作状态如下：电源部分：电源连接电容以及二极管D1，其中D1作用是防止断电过程中电容放电烧坏元器件。再通过并联电阻R1，R2其中R1连接WAR起到当高水位探针损坏情况下强制断开控制电路的作用。而D2连接红色二极管D2，当电源电路电路连接无误时亮。

继电器部分：继电器与二极管D4，发光绿色二极管D3并联接在电源与三极管集电极端，当三极管Q2饱和导通时继电器吸合开始工作。D4主要是防止C1，C2放电损坏继电器，发光二极管D3的作用是当WAR探针工作及高水位探针失效情况下强制断电时显示发光。因此显示电路两部分作用均是验证是否电路连接正确的辅助手段。 2.总体电路与工作原理如下： 12V直流电压经D1，一路经R1点亮发光管LED1，作为电源指示，另一路作为系统的工作电源。接通电源后，如果水箱中没有水，则两个水位探头经R7、R 8与正电源相连，即为高电位，U1的4脚输出低电平，经U1C处理后，10脚输出高电平，这个高电平一路经R4加在Q2的基极，使Q2饱和导通，继电器得电吸合，启动水泵抽水；另一路经R5接到U1的2脚，由于高水位探头也为高电平，经与非门处理后，U1的3脚输出为低电平，将U1C与非门锁住。随着水泵不断向水箱供水，水箱中的水位逐渐升高，当低水位探头浸到水后U1的6脚变为低电平，4脚输出高电平，但此时与非门已被锁住，故而不会影响输出，水泵继续抽水；随着水位的进一步升高，当水位碰到高水位探头时，U1的1脚和6脚都变为低电平，这个变化对U1的4脚没影响，而3脚却因1脚变为低电平，输出为高电平，这样U1的8、9脚都是高电平，10脚便输出低电平，继电器失电断开，水泵停止抽水，同时这个低电平又经R5加在2脚上，使3脚保持高电平。直到水位再次低于低水位探头时，又将重前述过程，从而对水箱的水位实现自动

水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图

水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图水位控制开关是反馈液面位置信号，通知值班室中控台，水位是否到达指定水位，并可联动控制相关设备启动或关闭（如，水泵）。信号电压常为12V或24V安全电压。水位控制开关--应用领域广泛应用于工业锅炉、民用建筑用水池、水塔、水箱，以及石油化工、造纸、食品、污水处理等行业内开口或密闭储罐，地下池槽中各种液体的液位测量，被检测的介质可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导电及非导电液体。与电动阀组成一套先进的液位显控设备，自动开、关电动阀。水位控制开关原理--电容式电容式水位开关原理：是采用侦测水位变化时所引起的微小电容量（通常为PF）差值变化，由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理，可以输出多种信号通讯协议，如：IO，BCD，PWM，UART，IIC，电容式水位检测的最大优势在于可以隔着任何介质检测到容器内的水位或液体的变化，大大扩展了实际应用，同时有效避免了传统水位检测方式的稳定性、可靠性差的弊端，甚至在某些特殊领域不能检测的问题。该专用ADA电容检测芯片由于内置MCU双核处理，就可以实现很多特殊控制功能，甚至实现更多的集成化、智能化水位检测功能，诸如太阳能热水器、咖啡壶等应用中掉电后的水位变化也能可靠检测当前水位，电容式水位检测是目前水位开关中最有优势的检测方法。水位控制开关原理--电子式电子式水位开关原理：（并不是电极式，不是靠通过水的导电性去判断水位，常规尺寸为15020mm）通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等，当判断到无水时，芯片输出0V。高低电平的信号通过PLC或其它控制电路板来读取，并驱动水泵等用电器工作。产品可以任意方向安装，当横向安装时，水位到达蓝线就动作，且精度较高。产品竖向安装时，水位到达红线就动作，有一定的防波浪功能。图中的BZ2401为普通型电子式水位开关，适用常温水体环境。产品用环氧树脂封灌，密封防水，可长期浸在液体中，外部无机械活动部件，寿命长。电子式水位开关适用行业：自来水厂、名贵水产养殖业、

水塔水位控制器

6.水塔水位控制器要求：通过对水位下限开关K1和水位上限开关K2的检测，控制抽水电机的运转，实现水塔水位控制在水位上下限之间的目的。控制功能：利用拨动开关K1和K2模拟水位的上下限检测开关。利用继电器控制绿色LED的亮与灭代表抽水电机的启动与停止。系统首次运行时，由于水塔内没有水，因此K1 和K2均发出低电平，电机运转（表示电机通电的绿色LED点亮）。当水位达到水位下限（K1=1）时，电机继续运转，直到水位上升到水位上限（K2=1，K1=1），电机停止运转（表示电机通电的绿色LED熄灭）。这时，单片机点亮黄色的LED，表示系统处于正常状态。随着水的使用，水位逐渐下降，当水位下降到水位下限（K1=0，K2=0）时，系统启动抽水电机向水塔内加水，直到水位达到水位上限（K2=1,K1=1）。在抽水电机向水塔内加水的过程中，若电机启动60秒水位还未达到水位上限，说明电机出现故障，系统应立即关闭抽水电机，同时使红色LED以0.5秒的间隔进行闪动，表示系统出现故障。当故障排除后，人工搬动拨动开关K3发出一正脉冲，启动系统继续运行。注意：K1和K2状态的采样，采用20mS定时中断来查询。使用的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、2764、7407、74LS240、发光二极管L1-L3、拨动开关K1-K3、继电器等。结果的验证：按照功能要求搬动拨动开关K1-K3，模仿实际运行中的情况，查看系统是否按照要求动作。同时分析系统中不完善的地方，提出改进建议。二、课程设计内容： 1、硬件设计（1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经反相器后接光电耦合器，通过继电器控制水泵工作，P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。（2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C 电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。（3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。 2、软件设计（1）根据功能要求画出控制程序流程图。（2）根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。三、功能要求：

液位(水位)传感器原理和使用注意事项

液位控制/水位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。液位控制显示仪表做得好坏，可以起到景上添花的作用，可以增加很多功能，但并不是决定液位控制系统寿命的核心。目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。一般一年多，好一点的两年，一般不超过三年，差的仅几个月。在热水中绝大部分液位传感器不能使用，在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。所以，现有的液位自动控制系统使用寿命一般就是一两年，这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使用寿命至少都在七八年以上。现有液位传感器技术有：电极式、光电式、GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等，下面对其原理和性能进行分析比较。一、电极式液位控制/水位控制原理电极式是最早的液位控制/水位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用。所以电极式液位传感器在清水中使用也只有几个月的寿命，在污水和热水中均不能使用。电极式液位控制技术，简单便宜，但使用寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷，人们想办法将电极和水分离出来，于是出现了干簧管，形成了UQK和GSK两种液位控制技术。二、UQK液位控制/水位控制原理干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制/水位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。当水池有水的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时导线使用一段时间后，变得僵化发硬，翻转很不灵活。于是浮子翻转有时高一点，有时低一点，

水箱水位自动控制器

水箱水位自动控制器本文向网友介绍一款水箱水位自动控制器的制作。在一些农村，普遍使用井水作为日常生活用水，与之相配套的还在屋顶装有水箱，通过水泵将井水抽到高处的水箱中储存起来，平时就用水箱中的水，从而达到如同城市中的自来水一样方便的效果。在使用中经常会将水箱中的水用干后才知道水箱中已没水了，此时才去合上水泵电源向水箱中供水，整个过程都需要人工参与，非常麻烦，有时还会一时疏忽而使水箱中的水满溢，弄得整个屋子都是水。利用本文介绍的这款水箱水位自动控制器，能够实现如下功能：水箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水；而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不会溢，非常的实用而且方便。 1、电路工作原理电路采用CD4011四与非门作为处理芯片，原理图如图1。图1

12V直流电压经VD1，一路经R7点亮发光管LED1，作为电源指示，另一路作为系统的工作电源。接通电源后，如果水箱中没有水，则两个水位探头经R1、R2与正电源相连，即为高电位，IC1的4脚输出低电平，经IC1C处理后，10脚输出高电平，这个高电平一路经R4加在VT1的基极，使VT1饱和导通，继电器得电吸合，启动水泵抽水；另一路经R8接到IC1的2脚，由于高水位探头也为高电平，经与非门处理后，IC1的3脚输出为低电平，将IC1C与非门锁住。随着水泵不断向水箱供水，水箱中的水位逐渐升高，当低水位探头浸到水后IC1 的6脚变为低电平，4脚输出高电平，但此时与非门已被锁住，故而不会影响输出，水泵继续抽水；随着水位的进一步升高，当水位碰到高水位探头时，IC1的1脚和6脚都变为低电平，这个变化对IC1的4脚没影响，而3脚却因1脚变为低电平，输出为高电平，这样IC1的8、9脚都是高电平，10脚便输出低电平，继电器失电断开，水泵停止抽水，同时这个低电平又经R8加在2脚上，使3脚保持高电平。直到水位再次低于低水位探头时，又将重前述过程，从而对水箱的水位实现自动控制。本电路中，设计有故障保护电路，当高水位探针因电极氧化发生故障时，无法发出停机信号，此时水位继续上升，当WAR端探针浸入水中时，将强行使水泵停机，以作为保护之用。 2、调试与安装该电路原理简单，本站提供的元件参数都已调好，只要焊接无误，一般一次就能成功。焊接步骤：先焊电源部分将二极管和相关元件按线路板上所标的位置焊接好，当焊完发光二极管后，可以对电源部分进行调试。从电源输入端插入稳压电源，看发光二极管是否点亮，若不亮，仔细查看VD1电否反焊。再焊输出部分电源部分正常后，接下来焊继电器和输出三极管。焊好后，再次通电，用一根导线将正电源和IC1的10脚的位置（此时还没焊上集成电路）碰