水箱水位控制系统的设计与制作
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仪器与实验，2010（2 ） ：58 （ 收稿日期：2010-07-07 ）
《教学仪器与实验》第 27 卷 2011 年 第 2 期
· 19 ·
4 使用效果
本人在进行闭 环 控 制 系 统 教 学 中，利 用 水 箱 水位控制系统的 实 例 演 示，使 学 生 对 闭 环 控 制 系 统的工作过程有 了 直 观 的 认 识 和 深 刻 的 理 解，特 别对反馈这一环节的深入理解起到了非常重要的 作用。在教学过 程 中，可 以 让 学 生 自 己 来 设 定 所 需的 水 位，然 后 演 示，看 能 否 实 现 真 正 的 水 位 控 制，最 后 要 求 学 生 画 出 水 位 控 制 系 统 的 方 框 图。 这样做课堂教学 效 果 非 常 好，同 时 也 极 大 地 激 发 了学生对通 用 技 术、电 子 技 术 的 求 知 欲。演 示 完 后 ，很 多 学 生 都 想 亲 自 演 示 一 下 ，甚 至 提 出 自 己 也 要设计一个水位控制系统。
图 2 ULN2003AN 引脚图
闭合 或 分 开； 当 线 圈 断 电
后，电磁吸力消 失，衔 铁 返 回 原 来 的 位 置，动 触 点
和静触点又恢复到原来闭合或分开的状态。应用
时只要把需要控 制 的 电 路 接 到 触 点 上，就 可 利 用
继电器达到控制的目的。
继电器的触点有 3 种基本形式：
1 制作准备
（1）元器件的准备 普通实验板 1 块、直流微型小水泵 （8 ～ 12V） 1 个、电源 2 个、ULN2003AN 集 成 块 1 个、可 调 电 阻 3296 （ Rm = 1M ） 1 只、小 型 电 磁 继 电 器 1 只 （ JRC-21F） 、导线若干，部 分 元 器 件 外 观 图 片 如 图 1。
（4）控制电路调试 焊接完成后，要 进 行 调 试。 如 果 焊 接 正 确 无 误的话，本实验中主要 调 试 的 是 可 调 电 阻 R 的 阻 值。R 上部有一 个 调 节 旋 钮，用 小 螺 丝 刀 旋 转 可 以改变其阻 值，达 到 我 们 所 需 的 阻 值。大 概 调 到 20kΩ 左右就可以工作了。在调试的时候，可以在 水 池 的 水 中 放 一 些 盐 ，增 加 水 的 导 电 性 ，这 样 效 果 会非常明显。
效果也很好。 （3）器件焊接 所有器件准备 好 后，先 在 实 验 板 上 安 排 一 下
各 器 件 的 位 置 ，然 后 进 行 焊 接 ，最 好 用 恒 温 电 烙 铁 焊 接，温 度 控 制 在 250℃ 左 右。 还 有，不 要 把 ULN2003AN 集成块直接焊在实验板上，在实验板 上只是焊集成块的管脚，ULN2003AN 只要插在上 面 就 可 。 便 于 集 成 块 的 更 换 ，且 可 以 重 复 使 用 。
参考文献
1 普通高中课程标 准 实 验 教 科 书《技 术 与 设 计 2 》. 江 苏 教 育 出 版社
2 丁洪良. 斯密特触发器的教学实验设计探究. 中学物理教学参 考，2007 （8 ） ：28 ～ 30
3 陈汝全. 电子技术常用器件应用手册. 机械工业出版社，2002 4 王蕴鹏，谢木伟. 通 用 技 术 中 自 制 闭 环 控 制 系 统 演 示 器. 教 学
位 探 针 是 该 控 制 系 统 的 检 测 装 置 ，水 泵 是 执 行 器 ， 集成块 ULN2003AN、继 电 器、电 阻 等 电 路 构 成 了 控制器。
图 3 装置图
电路原理图 如 图 4 所 示。 当 接 通 电 源 后，水 泵 给 水 箱 供 水 ，水 位 探 针 检 测 水 箱 实 际 水 位 ，当 实 际水位达到 设 定 值 时，探 针 浸 入 水 中。 由 于 水 的 导 电 性 ，探 针 两 端 相 当 于 接 了 一 个 电 阻 ，导 致 集 成 块 ULN2003AN 1 号管脚变成低电平，从而驱动电 磁继 电 器 工 作，切 断 水 泵 电 源，停 止 供 水，达 到 了 水箱水位控制的目的。
动低压灯泡。在 水 箱 水 位 控 制 系 统 中，我 们 就 是
利用它来直 接 驱 动 电 磁 继 器 JRC-21F，使 用 起 来
非常方便。
（3）电磁继电器的简单
说明
电磁 继 电 器 一 般 由 线
圈、铁 芯、几 组 带 触 点 的 簧
片组成。
工作原理：当线圈通电
以后，铁芯被 磁 化 产 生 足 够 大的电磁力，吸 动 衔 铁 并 带 动簧片，使动 触 点 和 静 触 点
水箱水位控制系统的设计与制作
□ 裘益锋
浙江省嵊州市爱德外国语学校 312400
摘 要 介绍了如何制作水箱水位控制系统，包括从元器件的选择到电路的设计，再到制作的全过程。 关键词 闭环控制系统 水位控制系统 集成块 ULN2003AN
苏教版普通高 中 课 程 标 准 实 验 教 科 书《技 术 与设计 2》在“控制与设计”这一单元中，有两个案 例分析《供水水箱的水位自动控制系统》和《抽 水 马桶的自动控制系 统 的 设 计 》都 跟 水 位 控 制 系 统 有关。本人结合 教 材 内 容 自 己 动 手 设 计、制 作 了 一个水箱水 位 控 制 系 统，教 学 效 果 令 人 满 意。特 介 绍 如 下 ，供 同 行 们 参 考 。
组共有 3 个触点，即中间是动触点，上下各一个静
触点。线圈不通 电 时，动 触 点 和 其 中 一 个 静 触 点
断开 和 另 一 个 闭 合，线 圈 通 电 后，动 触 点 就 移 动，
使 原 来 断 开 的 成 闭 合 ，原 来 闭 合 的 成 断 开 状 态 ，达
到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用
“转 ”字 的 拼 音 字 头“Z ”表 示 。
在本控制系统中，我们 可 以 选 用 D 型 或 Z 型
小型电磁继电器。
· 18 ·
Educational Equipment And Experiment Vol. 27，No. 2，2011
2 工作原理 简易水箱水 位 控 制 系 统 装 置 如 图 3 所 示，水
图 4 电路原理图
3 制作过程 （1）实验板的选择 因为水箱水位 控 制 系 统 所 需 元 器 件 不 多，本
人选择 49mm × 83mm 的实验板。 （2）电磁继电器的选择 电磁继 电 器 的 型 号 非 常 多。 在 本 控 制 系 统
中，选择的电磁 继 电 器 型 号 为 Z / H。 小 型 电 磁 继 电器，JRC-21F，4100 DC3V，它 的 工 作 电 压 只 需 3V，成本也不高，不足 1 元，并且直接可以用集 成 块 ULN2003AN 来驱动，使 用 起 来 非 常 方 便，实 际
图1
（2） ULN2003AN 集成块的使用说明 如图 2，ULN2003AN 是 耐 高 压、大 电 流，内 部 由 7 个硅 NPN 达林顿 管 组 成 的 驱 动 芯 片。每 一 对达 林 顿 管 都 串 联 一 个 2. 7kΩ 的 基 极 电 阻，在 5V 的工作电 压 下，它 能 与 TTL 和 CMOS 电 路 直 接相连，可以直接 处 理 原 先 需 要 标 准 逻 辑 缓 冲 器 来处理的数据。 ULN2003AN 在 各 种 控 制 电 路 中 常 作 为 驱 动 继电器的芯片，其 内 部 做 了 一 个 消 线 圈 反 电 动 势 的二极管。ULN2003AN 的输出端允许通过 IC 电 流 200mA，饱 和 压 降 VCE 约 1V，耐 压 BVCEO 约 为 36V。输出电 流 大，故 可 以 直 接 驱 动 继 电 器 或 固体继电器（ SSR ） 等 外 接 控 制 器 件，也 可 直 接 驱
①动合型（ H 型）。线圈不通电时两触点是
断 开 的 ，通 电 后 ，两 个 触 点 就 闭 合 。 以 合 字 的 拼 音
字 头“H ”表 示 。
②动断型（ D 型）。线圈不通电时两触点是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
闭合的，通电 后 两 个 触 点 就 断 开。 用 断 字 的 拼 音
字 头“D ”表 示 。
③转换型 （ Z 型） 。这 是 触 点 组 型，这 种 触 点
《教学仪器与实验》第 27 卷 2011 年 第 2 期
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4 使用效果
本人在进行闭 环 控 制 系 统 教 学 中，利 用 水 箱 水位控制系统的 实 例 演 示，使 学 生 对 闭 环 控 制 系 统的工作过程有 了 直 观 的 认 识 和 深 刻 的 理 解，特 别对反馈这一环节的深入理解起到了非常重要的 作用。在教学过 程 中，可 以 让 学 生 自 己 来 设 定 所 需的 水 位，然 后 演 示，看 能 否 实 现 真 正 的 水 位 控 制，最 后 要 求 学 生 画 出 水 位 控 制 系 统 的 方 框 图。 这样做课堂教学 效 果 非 常 好，同 时 也 极 大 地 激 发 了学生对通 用 技 术、电 子 技 术 的 求 知 欲。演 示 完 后 ，很 多 学 生 都 想 亲 自 演 示 一 下 ，甚 至 提 出 自 己 也 要设计一个水位控制系统。
图 2 ULN2003AN 引脚图
闭合 或 分 开； 当 线 圈 断 电
后，电磁吸力消 失，衔 铁 返 回 原 来 的 位 置，动 触 点
和静触点又恢复到原来闭合或分开的状态。应用
时只要把需要控 制 的 电 路 接 到 触 点 上，就 可 利 用
继电器达到控制的目的。
继电器的触点有 3 种基本形式：
1 制作准备
（1）元器件的准备 普通实验板 1 块、直流微型小水泵 （8 ～ 12V） 1 个、电源 2 个、ULN2003AN 集 成 块 1 个、可 调 电 阻 3296 （ Rm = 1M ） 1 只、小 型 电 磁 继 电 器 1 只 （ JRC-21F） 、导线若干，部 分 元 器 件 外 观 图 片 如 图 1。
（4）控制电路调试 焊接完成后，要 进 行 调 试。 如 果 焊 接 正 确 无 误的话，本实验中主要 调 试 的 是 可 调 电 阻 R 的 阻 值。R 上部有一 个 调 节 旋 钮，用 小 螺 丝 刀 旋 转 可 以改变其阻 值，达 到 我 们 所 需 的 阻 值。大 概 调 到 20kΩ 左右就可以工作了。在调试的时候，可以在 水 池 的 水 中 放 一 些 盐 ，增 加 水 的 导 电 性 ，这 样 效 果 会非常明显。
效果也很好。 （3）器件焊接 所有器件准备 好 后，先 在 实 验 板 上 安 排 一 下
各 器 件 的 位 置 ，然 后 进 行 焊 接 ，最 好 用 恒 温 电 烙 铁 焊 接，温 度 控 制 在 250℃ 左 右。 还 有，不 要 把 ULN2003AN 集成块直接焊在实验板上，在实验板 上只是焊集成块的管脚，ULN2003AN 只要插在上 面 就 可 。 便 于 集 成 块 的 更 换 ，且 可 以 重 复 使 用 。
参考文献
1 普通高中课程标 准 实 验 教 科 书《技 术 与 设 计 2 》. 江 苏 教 育 出 版社
2 丁洪良. 斯密特触发器的教学实验设计探究. 中学物理教学参 考，2007 （8 ） ：28 ～ 30
3 陈汝全. 电子技术常用器件应用手册. 机械工业出版社，2002 4 王蕴鹏，谢木伟. 通 用 技 术 中 自 制 闭 环 控 制 系 统 演 示 器. 教 学
位 探 针 是 该 控 制 系 统 的 检 测 装 置 ，水 泵 是 执 行 器 ， 集成块 ULN2003AN、继 电 器、电 阻 等 电 路 构 成 了 控制器。
图 3 装置图
电路原理图 如 图 4 所 示。 当 接 通 电 源 后，水 泵 给 水 箱 供 水 ，水 位 探 针 检 测 水 箱 实 际 水 位 ，当 实 际水位达到 设 定 值 时，探 针 浸 入 水 中。 由 于 水 的 导 电 性 ，探 针 两 端 相 当 于 接 了 一 个 电 阻 ，导 致 集 成 块 ULN2003AN 1 号管脚变成低电平，从而驱动电 磁继 电 器 工 作，切 断 水 泵 电 源，停 止 供 水，达 到 了 水箱水位控制的目的。
动低压灯泡。在 水 箱 水 位 控 制 系 统 中，我 们 就 是
利用它来直 接 驱 动 电 磁 继 器 JRC-21F，使 用 起 来
非常方便。
（3）电磁继电器的简单
说明
电磁 继 电 器 一 般 由 线
圈、铁 芯、几 组 带 触 点 的 簧
片组成。
工作原理：当线圈通电
以后，铁芯被 磁 化 产 生 足 够 大的电磁力，吸 动 衔 铁 并 带 动簧片，使动 触 点 和 静 触 点
水箱水位控制系统的设计与制作
□ 裘益锋
浙江省嵊州市爱德外国语学校 312400
摘 要 介绍了如何制作水箱水位控制系统，包括从元器件的选择到电路的设计，再到制作的全过程。 关键词 闭环控制系统 水位控制系统 集成块 ULN2003AN
苏教版普通高 中 课 程 标 准 实 验 教 科 书《技 术 与设计 2》在“控制与设计”这一单元中，有两个案 例分析《供水水箱的水位自动控制系统》和《抽 水 马桶的自动控制系 统 的 设 计 》都 跟 水 位 控 制 系 统 有关。本人结合 教 材 内 容 自 己 动 手 设 计、制 作 了 一个水箱水 位 控 制 系 统，教 学 效 果 令 人 满 意。特 介 绍 如 下 ，供 同 行 们 参 考 。
组共有 3 个触点，即中间是动触点，上下各一个静
触点。线圈不通 电 时，动 触 点 和 其 中 一 个 静 触 点
断开 和 另 一 个 闭 合，线 圈 通 电 后，动 触 点 就 移 动，
使 原 来 断 开 的 成 闭 合 ，原 来 闭 合 的 成 断 开 状 态 ，达
到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用
“转 ”字 的 拼 音 字 头“Z ”表 示 。
在本控制系统中，我们 可 以 选 用 D 型 或 Z 型
小型电磁继电器。
· 18 ·
Educational Equipment And Experiment Vol. 27，No. 2，2011
2 工作原理 简易水箱水 位 控 制 系 统 装 置 如 图 3 所 示，水
图 4 电路原理图
3 制作过程 （1）实验板的选择 因为水箱水位 控 制 系 统 所 需 元 器 件 不 多，本
人选择 49mm × 83mm 的实验板。 （2）电磁继电器的选择 电磁继 电 器 的 型 号 非 常 多。 在 本 控 制 系 统
中，选择的电磁 继 电 器 型 号 为 Z / H。 小 型 电 磁 继 电器，JRC-21F，4100 DC3V，它 的 工 作 电 压 只 需 3V，成本也不高，不足 1 元，并且直接可以用集 成 块 ULN2003AN 来驱动，使 用 起 来 非 常 方 便，实 际
图1
（2） ULN2003AN 集成块的使用说明 如图 2，ULN2003AN 是 耐 高 压、大 电 流，内 部 由 7 个硅 NPN 达林顿 管 组 成 的 驱 动 芯 片。每 一 对达 林 顿 管 都 串 联 一 个 2. 7kΩ 的 基 极 电 阻，在 5V 的工作电 压 下，它 能 与 TTL 和 CMOS 电 路 直 接相连，可以直接 处 理 原 先 需 要 标 准 逻 辑 缓 冲 器 来处理的数据。 ULN2003AN 在 各 种 控 制 电 路 中 常 作 为 驱 动 继电器的芯片，其 内 部 做 了 一 个 消 线 圈 反 电 动 势 的二极管。ULN2003AN 的输出端允许通过 IC 电 流 200mA，饱 和 压 降 VCE 约 1V，耐 压 BVCEO 约 为 36V。输出电 流 大，故 可 以 直 接 驱 动 继 电 器 或 固体继电器（ SSR ） 等 外 接 控 制 器 件，也 可 直 接 驱
①动合型（ H 型）。线圈不通电时两触点是
断 开 的 ，通 电 后 ，两 个 触 点 就 闭 合 。 以 合 字 的 拼 音
字 头“H ”表 示 。
②动断型（ D 型）。线圈不通电时两触点是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
闭合的，通电 后 两 个 触 点 就 断 开。 用 断 字 的 拼 音
字 头“D ”表 示 。
③转换型 （ Z 型） 。这 是 触 点 组 型，这 种 触 点