水塔水位控制器

2011年度本科生毕业论文（设计）低成本水塔水位控制器设计院－系：专业：年级：学生姓名：学号：导师及职称：2011年6月2011 Annual Graduation Thesis (Project) of the College UndergraduateThe design of low cost water level controller in towersDepartment: Engineering CollegeMajor: Electrical engineering and automationGrade: 2007Student’s Name: Zhang ChenghuiStudent No.: 200703050106Tutor: Lecturer Yang YongfuJune, 2011毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

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作者签名：指导教师签名：日期：日期：毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单摘要不论当今社会经济如何飞速发展，水在人们正常生活和生产中依然起着不可替代的重要作用。

一旦断水，轻则给人们生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，因此人们对供水系统就提出了更高的要求，即及时、准确、安全、充足的供水。

传统水塔供水是直接采用水泵，供水过程中只能通过认为判断水塔水位及水井水位，人为控制水泵何时工作，何时停止，这样的供水过程，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，因此必须对供水系统进行自动化控制的改造，从而实现提供足够的水量、平稳的水压。

本文中的水塔水位控制器就是基于以上现实因素而设计的。

本设计采用555时基电路实现了水塔水位的自动控制，是一种成本低、高实用价值的水塔水位控制器。

它能自动完成上水、停水的循环，保证液面高度处于较理想的范围内，实现了高低电压的分离操作。

它结构简单，制造成本低，可以有效的减少损失，是适用于家庭和工厂用水的理想供水设备。

关键词：555时基电路；水位控制；低成本ABSTRACTNo matter how the economy rapid, water in social life and production plays an important role. Once there have no water, it will give people life inconvenient, even may cause serious accidents and loss of production for water supply system, and puts forward a higher demand, meet timely, accurate, safe enough water supply. If still use manual mode, labor intensity and low working efficiency, which must be carried out to ensure the automatic control system so as to realize the transformation, provide enough water, this water level controller is designed according to the above problems.The design uses 555 timer, achieve automatic control of water towers, This design is a low cost, high practical value of the water tower water level controller. It can automatically complete the pumped, water cycle, to ensure that the liquid level in the ideal range, its simple structure, low manufacturing cost, can effectively reduce losses, is applicable to a variety of high-level ideal for liquid storage facilities.Key words:555 timer；water level control；Low Cost目录前言 (1)1.备选方案 (2)1.1 方案一 (2)1.1.1 设计电路图 (2)1.1.2 工作原理 (2)1.2 方案二 (3)1.2.1 设计方框图 (3)1.2.2 设计电路图 (3)1.2.3 工作原理 (4)2.方案选择及原理说明 (4)2.1 方案选择 (4)2.2 工作原理 (4)2.2.1 水塔水位控制电路工作原理 (4)2.2.2 水井水位控制电路工作原理 (4)2.3 主要元件说明及工作原理 (4)2.3.1 555定时器 (4)2.3.2 电磁继电器 (6)3.主要单元组成及功能 (7)3.1 信号产生单元 (7)3.2 信号处理单元 (7)3.3 信号响应单元 (8)4.实物制作与元件检测 (8)4.1 PCB电路板设计 (8)4.1.1 元件布局规则 (8)4.1.2 元件布线规则 (9)4.2 元件检测 (9)4.2.1 电磁继电器的检测 (9)4.2.2 二极管的检测 (9)5.元件焊接与实物调试 (11)5.1 元件焊接 (11)5.2 实物调试 (11)5.2.1 水塔水位控制调试 (11)5.2.2 水井水位控制调试 (11)6.设计总结 (21)参考文献 (13)致谢 (14)附录一：水位控制器整体电路原理图 (15)附录二：protel绘制 PCB电路板图 (16)附录三：元件列表 (17)附录四：水位控制器设计成品照片 (18)前言在日常生活中和工业生产中，水位控制装置有着广泛的应用，如水塔，楼房水箱等。

水位控制装置的形式有很多种，浮子开关式、行程开关式、电节点式、压力式、电子式、微机式等。

这些装置或多或少地存在着一些缺点：浮子开关式采用机械结构，维护起来不方便；微机式控制装置，虽然操作方便，但造价较贵。

本设计从实用性和经济性出发，设计了一种水位自动控制装置，该装置结构简单、维护方便、工作可靠、性能价格比优良，而且在不同程度上克服了其他方法的一些缺点，在多种场合下均可采用。

具体说本设计不用PLC，也不用单片机，用集成电路(555时基电路)的硬件控制电路便能全部达到要求，而且还可具有控制灵敏、稳定可靠、电路简单、操作简便、维护方便、性价比高的特点，成品可以直接用于安装在家庭、工厂、学校等水塔水位的自动上水和关断。

备选方案1.备选方案1.1方案一1.1.1 设计电路图（见图一）采用555时基集成电路组成的水位控制系统的电路图如图一所示。

电路中555时基集成电路器IC 1构成施密特触发器完成整个水位控制功能。

图一单片555构成的简易水位控制电路1.1.2工作原理图中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，使IC1的2、6脚电位大于1/3 VDD，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，使IC1的2, 6脚电位等于4/5 VDD，大于2/3 VDD，ICI的3脚输出低电平，VT1截止，继电器断开，水泵停止给水池加水。

同理，当水位下降，但还高于B点，此时IC1的2, 6脚电位等于1/2 VDD,大于1/3 VDD，水泵仍然停止工作，只有水位低于B点时，此时IC1的2, 6脚电位为低电平, VT1导通，继电器吸合，水泵开始向水池加水。

如此循环往复使水池中的水位保持在B、A之间。

红河学院本科毕业论文（设计）1.2 方案二1.2.1设计方框图（见图二）图二方案二设计方框图1.2.2设计电路图（见图三）图三两片555构成的水位控制电路图1.2.3 工作原理本方案由降压整流电路、555触发电路(IC1、IC2)、继电器控制电路等组成。

其中降压整流电路为整个控制电路提供12V直流电压，触发电路IC1对应水塔低水位泵水控制电路，触发电路IC2对应水井高水位泵水控制电路，通过这些单元的组合实现水塔水位的控制与检测。

2.方案选择及原理说明2.1方案选择综合考虑方案的可实现性、控制精度、强弱电的分离控制，本次设计选择了方案二。

方案二能够实现基本控制之外，IC2对于水井高水位的控制，可以有效防止水泵的空转，加强了安全性与可靠性。

2.2 工作原理2.2.1 水塔水位控制电路工作原理当水塔内的水位探极A高于塔内的水位线时，IC1(555)②脚为“地”电位，使IC1发生置位，③脚输出的高电平使继电器J1吸合，触点K1闭合，抽水电机因得电而运转，进行抽水；当水位上升至探极C时，相应IC1复位，输出的低电平使J1释放，触点K1断开，抽水机断电停转，从而对水塔水位实现自动控制。

2.2.2 水井水位控制电路工作原理置于水井中的探极D、E，正常情况下应在水面以下一定深度处，使IC2(555)因②脚为高电平而复位，③脚输出的低电平使J2吸合，触点K2闭合。

当因连续抽水而使D、E探极高于水面时，IC2因②脚为低电平而发生置位，③脚输出的高电平使J2释放，触点K2断开，电机断电停转，从而避免电机空转，同时对水井水位进行检测。

2.3主要元件说明及工作原理2.3.1 555定时器555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。