水箱水位自动控制器制作

水箱水位自动控制器制作

一．电路工作原理

电路采用CD4011四与非门作为处理芯片，原理图如下图所示。

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、R8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W AR端探针浸入水中时，将强行使水泵停机，以作为保护之用。二．水箱水位控制元件目录

三．水位计可实现如下功能

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，实用且方便。

四．调试与安装

安装前首先小组成员一起讨论实验电路图的原理，结合电子线路教材，然后进行分组，明确分工开始实验。该电路原理简单，只要焊接无误，一般一次就能成功。

1.面包板实验

根据电路图在面包板上插上导线和各元件，连接电源，调试成功之后再到电路板上焊接。面包板工作示意图如图所示。

2.焊接电路：

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，可以对电器和输出三极管。焊好后，再次通电，用一根导线将正电源和U1的10脚的位置电源部分进行调试。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D1 D2电否反焊。

再焊输出部分电源部分正常后，接下来焊继（此时还没焊上集成电路）碰一下，如果能听到一声清脆的继电器吸合声，同时可看到工作指示灯点亮，断开后又能吸到另一声音同时工作指示灯熄灭，表明输出部分也无误。

3.调试

用导线与线路板上的接线端子接好，接上电源，电源指示灯点亮，同时继电器应吸合，然后用手将低水位探头的引出线与地相连，再将高水位探头与地相连，此时断电器断开；接着将高水位探头引出线与地断开，然后再将低水位与地断开，此时继电器再次吸合，反复测试几次，如都是按上述规律变化，则说明电路工作正常。实验室试验时，可用一个一次性水杯，将水位线按高低不同放入杯内，然后往杯中加水，就可以模拟整个抽水过程。成品如图所示：

五.实验注意事项

1.二极管正负极切勿接反，实验电路图中绿色二极管正负极画反，幸亏及时发现，使得实验顺利进行。电阻大小仔细分别开，切勿焊接时出现差错。面包板熟悉使用。

2.注意电源使用，以及电路的准确性，防止集成块烧毁。

3.焊接时注意电烙铁的放置是否安全，切勿伤到学生。烙铁头与焊盘的平面最好成45°夹角，等待焊金属上升至焊接温度时，再加焊

锡丝。被焊金属未经预热，而将焊锡直接加在烙铁头上，使焊锡直接滴在焊接部位，这种焊接方法常常会导致虚焊。焊锡量适当，焊点上焊锡过少，机械强度低。焊锡过多，会容易造成绝缘距离减小、焊点相碰或跳锡等现象。

六．成员任务

组内共同搜集资料，理解电路原理，共同参与焊接电路调试检查。课下没课的时候共同完成焊接。实验加深了对电子线路实验的理解，动手操作，学到更多知识，加深同学友谊，收货颇丰。

水箱水位自动控制器制作实验设计

学院：物理学院

年级：2012级

专业：物理学（师范）

指导教师：魏胜非

姓名：王晓媛

学号：2012012826

2015年5月10日