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

第二章介绍主要元件CD4011 一.CD4011芯片功能图,图1

图1 CD4011芯片功能图

二.CD4011部保护网络部图,图2

图2 CD4011部保护网络部图

三. CD4011逻辑图,图3

图3 CD4011逻辑图

逻辑表达式：Y = Ａ．Ｂ

真值表

Ａ＝Ｙ．Ｂ

表1 CD4011逻辑真值表

(1)当X=0、Y=0时，将使两个NAND门之输出均为1，违反触发器之功用，故禁止使用。如真值表第二列。

(2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为“1”，使得NAND-B的两个输入均为“1”，因此NAND-B的输出为“0”，如真值表第三列。

(3)当X=1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为“1”，使得NAND-1的两个输入均为“1”，因此NAND-A的输出为“0”，如真值表第四列。

(4)当X=1、Y=1时，因为一个“1”不影响NAND门的输出，所以两个NAND门的输出均不改变状态，如真值表第五列。

四．CD4011引脚图，图4

图4 CD4011引脚图

管脚功能：1A 数据输入端；2A 数据输入端；3A 数据输入端；4A 数据输入端；1B 数据输入端；2B 数据输入端；3B 数据输入端；4B 数据输入端；VDD 电源正；VSS 地；1Y 数据输出端；2Y 数据输出端；3Y 数据输出端；4Y 数据输出端。VDD电压围：－0.5V to 18V。

第三章设计方案与电路工作原理

第一节水位自动控制电路原理

水位自动控制电路采用CD4011四与非门作为处理芯片，原理图如图5

图5 采用CD4011处理芯片水位自动控制电路原理图

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。

第二节电源电路工作原理

电源电路原理图,如图6

图6 电源电路原理图

电源电路的设计采用的方法如图所示电路，直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成+12V支流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端集成电路MC7812CP来实现。