数字电路水塔自动供水控制器的制作技能.ppt

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1、南通技师学院南通技师学院电工电子教研室 王桦使使 用用 教教 材材数字电路水塔自动水控制器的制作技能电子技术应用技能电子技术应用技能教学目的教学目的n n（1 1）掌握部分数字电路的工作原理）掌握部分数字电路的工作原理n n（2 2）掌握部分数字电路的识别技能）掌握部分数字电路的识别技能n n（3 3）使用技能）使用技能n n（4 4）掌握数字电路水塔自动供水控制器的）掌握数字电路水塔自动供水控制器的 工作原理工作原理n n（5 5）掌握部分数字电路的筛选测量技能）掌握部分数字电路的筛选测量技能n n（6 6）学会数字电路水塔自动供水控制器的）学会数字电路水塔自动供水控制器的 面包板安装技能面

2、包板安装技能教学目的教学目的n n（7 7）学会数字电路水塔自动供水控制器的学会数字电路水塔自动供水控制器的 面包板调试、检测技能面包板调试、检测技能n n（8 8）学会数字电路水塔自动供水控制器的）学会数字电路水塔自动供水控制器的 整机安装技能整机安装技能n n（9 9）学会数字电路水塔自动供水控制器的）学会数字电路水塔自动供水控制器的 整机调试技能整机调试技能n n（1010）学会数字电路水塔自动供水控制器的）学会数字电路水塔自动供水控制器的 测量与检修技能测量与检修技能 第一单元1、数字电路水塔自动供水控制器特点、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n n1 1实现自动供水实现自动供水 n

3、 n2 2双水泵交替工作双水泵交替工作n n3 3双水泵交替运行的双水泵交替运行的 时间控制时间控制 n n4 4水塔水位状态指示水塔水位状态指示n n5 5水泵工作状态显示水泵工作状态显示 n n6 6设有手动打水和手动停设有手动打水和手动停 止操作按钮止操作按钮n n7 7控制系统统一机芯控制系统统一机芯一、数字电路水塔自动供水控制器性能特点一、数字电路水塔自动供水控制器性能特点实现自动供水实现自动供水正常水位状态正常水位状态（1 1）低水位）低水位黄色灯亮黄色灯亮蜂鸣器发蜂鸣器发1kHz1kHz音频信号音频信号低水位状态低水位状态（2 2）正常水位）正常水位蜂鸣器发出蜂鸣器发出500Hz

4、500Hz音频信号音频信号绿色灯亮绿色灯亮（）满水位（）满水位红色灯亮红色灯亮满水位状态满水位状态蜂鸣器停蜂鸣器停止发声止发声（4 4）使用后又低于满水位）使用后又低于满水位自动进入自动进入“正常正常水位状态水位状态”再次供水再次供水停止供水停止供水正常水位状态正常水位状态继续供水继续供水继续供水继续供水绿色灯亮绿色灯亮双水泵交替工作双水泵交替工作n n 1)1)双水泵交替工作，能使每一只水泵都有一双水泵交替工作，能使每一只水泵都有一 定的定的休息时间，在夏季的高温环境下，对水泵的降温散休息时间，在夏季的高温环境下，对水泵的降温散热特别有好处。热特别有好处。n n ）能有效地避免水泵在高温下长

5、时间工作而造成的）能有效地避免水泵在高温下长时间工作而造成的损坏，确保了控制系统的安全运行。损坏，确保了控制系统的安全运行。）如果一只水泵出现故障，也不会影响控制系统）如果一只水泵出现故障，也不会影响控制系统对水塔正常供水。同时还能利用一只水泵仍在工作对水塔正常供水。同时还能利用一只水泵仍在工作的时间，对故障水泵进行检修或更换的时间，对故障水泵进行检修或更换。双水泵交替运行的时间控制双水泵交替运行的时间控制n n为了使每一只水泵都能得到充分的利用，并且每为了使每一只水泵都能得到充分的利用，并且每一只水泵能得到充分的休息，系统将水泵间的交一只水泵能得到充分的休息，系统将水泵间的交替时间定为替时间

6、定为20min 20min。这样，水泵电动机。这样，水泵电动机M1M1进入工进入工作，则水泵作，则水泵M2M2就开始休息。反之，就开始休息。反之，M2M2工作时，工作时，M1M1就休息。就休息。n n如果水泵电动机如果水泵电动机M1M1工作期间，水塔中的水被加满，工作期间，水塔中的水被加满，则控制系统令则控制系统令M1M1暂停工作，并记下时间。待水塔暂停工作，并记下时间。待水塔水量下降后，系统会再次令水量下降后，系统会再次令M1M1继续工作，直至继续工作，直至M1M1运行时间达到运行时间达到20min 20min。这样能使用二只水泵均衡。这样能使用二只水泵均衡运行。运行。水塔水位状态指示水塔水

7、位状态指示满水位:红灯亮、无音频信号低水位:黄灯亮、高音频信号正常水位:绿灯亮、中音频信号水塔工作状态指示水塔工作状态指示 当K2吸合VD16VD16发光说明M2开始工作当K1吸合VD15发光说明M1开始工作设有手动打水和手动停止操作按钮设有手动打水和手动停止操作按钮手动打水按钮手动停止操作按钮手动控制供水手动控制停止控制系统统一机芯控制系统统一机芯n n控制系统统一机芯。进整个控制系统的元件组装在一块电路板上，外围元件（传感器、手动按钮、电源变压器的水泵）均从电路板的接线排上与控制电路进行连接。整个控制系统安装十分方便。统一机芯图纸及实例统一机芯图纸及实例SB1SB2SB3SB4数字电路水塔

8、自动供水控制器方框图数字电路水塔自动供水控制器方框图二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n n 如水塔中的水位超过传感器如水塔中的水位超过传感器1 1，于是（干簧，于是（干簧管触点闭合）传感器管触点闭合）传感器1 1开始工作而输出低电位。此开始工作而输出低电位。此时，时，VD12VD12反向截止不发光。反向截止不发光。IC2-eIC2-e输入端由原先的输入端由原先的高电位变成低电位，使输出端变成高电位。通过高电位变成低电位，使输出端变成高电位。通过IC2-dIC2-d的反向作用，使的反向作用，使IC2-dIC2-d输出端由高电位变成了输出端由高电位变成了

9、低电位。而原先低电位。而原先VD13VD13由于两端均为高电位（即由于两端均为高电位（即IC2-dIC2-d的输出端为高电位、的输出端为高电位、IC2-cIC2-c的输出端也为高电的输出端也为高电位）而截止，而此时位）而截止，而此时IC2-dIC2-d的输出端已变成了低电的输出端已变成了低电位，而位，而IC2-cIC2-c的输出端仍为高电位，于是的输出端仍为高电位，于是VD13VD13正向正向导通而发光。同时由于传感器导通而发光。同时由于传感器1 1对对IC1IC1的控制作用，的控制作用，使使IC1IC1产生产生500HZ500HZ的音频信号，此时蜂鸣器中发出的音频信号，此时蜂鸣器中发出的是悦

10、耳的音频声。的是悦耳的音频声。二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n n系统中还设置了手动开、停控制按钮。当按下打水按钮S1，VT1和VT2同时得到高电位而导通，使继电器K1、K2同时吸合，电动机M1和M2同时打水。当按下停止按钮S2，VT1和VT2同时截止，K1、K2同时释放，M1、M2同时停止运行。手动开、停控制按钮的设立，方便了系统的调试、测试和检修。二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理n n如水塔中水已打满，而超过传感器2后，传感器2（干簧管触点闭合）开始工作输出低电位，经低电位从IC2-b输入，经反相后输

11、出高电位。该高电位输入给IC2-c输入端，经IC2-c反相后输出一个低电位，于是VD13反向截止不发光，而VD14正向导通发光。同时IC2-c输出的低电位使IC1的音频信号发生器停止工作，也使IC3组成的计时器也暂时停止计时。二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理 该控制器的整个控制系统主要是采用了四块数字集成电路，分别为IC1、IC2、IC3和IC4。是一块四二输入与非门集成电路，在该控制系统中使用了其中两个与非门电路，组成一个音频信号发生器电路，用以产生500HZ音频信号或产生1KHZ音频信号，通过VT5推动蜂鸣器BL1发出音频提示音。IC1IC1 I

12、C1 IC1的型号为的型号为CD4011CD4011。它是一块四二输入与非门它是一块四二输入与非门集成电路，其内部结构相集成电路，其内部结构相当于组合了当于组合了4 4个二输入端的个二输入端的与非门，每个二输入与非与非门，每个二输入与非门的功能相同。通常用二门的功能相同。通常用二个输入与非门就能组成一个输入与非门就能组成一个音频振荡器。个音频振荡器。CD4011引脚端功能图IC1的性能与应用IC1的性能与应用 CD4011 CD4011自激振荡电路自激振荡电路 自激振荡器实验演示自激振荡器实验演示二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理二、数字电路水塔自动供水控制器工作原理 是一块六与非门集成电

13、路，在该控制系统是一块六与非门集成电路，在该控制系统中作中作A/DA/D转换之用。转换之用。IC2IC2除了作除了作A/DA/D转换之转换之外，同时还对传感器状态（水塔水位状态）进外，同时还对传感器状态（水塔水位状态）进行状态显示。行状态显示。如水塔中水位处在无水区域，此时传感器如水塔中水位处在无水区域，此时传感器1 1不工作（干簧管触点断开），此时不工作（干簧管触点断开），此时IC2-eIC2-e输入输入端为高电位，使输出端为低电位，于是端为高电位，使输出端为低电位，于是VD12VD12正向导通而发光，表示水塔中无水（或水很少）正向导通而发光，表示水塔中无水（或水很少）；与此同时；与此同时I

14、C1IC1组成的音频信号发生器受组成的音频信号发生器受IC2-eIC2-e输入端的高电位控制，输出一个频率为输入端的高电位控制，输出一个频率为1KHZ1KHZ的音频信号，经的音频信号，经VT5VT5推动蜂鸣器发声。推动蜂鸣器发声。IC2IC2IC2的性能与应用的性能与应用IC2IC2的型号的型号的型号的型号CD4069CD4069，是一，是一，是一，是一块六与非门集成电路，也块六与非门集成电路，也块六与非门集成电路，也块六与非门集成电路，也称为六反相集成电路。它称为六反相集成电路。它称为六反相集成电路。它称为六反相集成电路。它的内部结构相当于组合了的内部结构相当于组合了的内部结构相当于组合了的

15、内部结构相当于组合了6 6个非门，每个非门的功能个非门，每个非门的功能个非门，每个非门的功能个非门，每个非门的功能相同。非门除通常作为反相同。非门除通常作为反相同。非门除通常作为反相同。非门除通常作为反相器使用以外，还能将两相器使用以外，还能将两相器使用以外，还能将两相器使用以外，还能将两个非门组成自谐振荡器个非门组成自谐振荡器个非门组成自谐振荡器个非门组成自谐振荡器。CD4069 引脚端功能图引脚端功能图IC2的性能与应用的性能与应用n nCD4069CD4069功能测试电路功能测试电路CD4069CD4069功能测试实验演示功能测试实验演示数字电路水塔自动供水控制器工作原理数字电路水塔自动

16、供水控制器工作原理n n如水位下降，水面低于传感器如水位下降，水面低于传感器2 2时，时，IC3IC3又开始继又开始继续计时、续计时、VD14VD14熄灭熄灭VD13VD13发光、发光、IC1IC1的音频信号发的音频信号发生器开始工作。这就又回到了水塔的第二个控制生器开始工作。这就又回到了水塔的第二个控制状态。状态。是一块是一块1414位二进制串行计数器位二进制串行计数器/分频器集成分频器集成电路，在该控制系统中作计时器之用，同时还对电路，在该控制系统中作计时器之用，同时还对IC1IC1组成的音频信号发生器实施控制。在水泵对水组成的音频信号发生器实施控制。在水泵对水塔进行供水过程中，计数器开始

17、计时，并控制音塔进行供水过程中，计数器开始计时，并控制音频信号发生器工作。计时器每计时频信号发生器工作。计时器每计时2020分钟，分钟，IC3IC3就就输出一个控制脉冲，通过输出一个控制脉冲，通过IC4IC4分别对分别对VT1VT1或或VT2VT2实实施控制，最终使电动机施控制，最终使电动机M1M1与与M2M2互换工作一次。互换工作一次。IC3IC3IC3的性能与应用的性能与应用CD4060 引脚端功能图引脚端功能图IC3的型号为CD4060。是一块14位二进制串行计数器/分频器集成电路。它的内部由两部分构成，一部分是14级二进制串行计数器，它在时钟脉冲下沿的作用下作增量计数。CD4060有1

18、4个计数级，但只有Q4Q10、Q12Q14共10个输出端。CD4060还有一个公共的清零端C r，只要在C r端上加一个高电位或正脉冲，即可使计数器输出端全部为“0”电平，并同时迫使振荡器停振。IC3的性能与应用的性能与应用CD4060CD4060功能测试实验演示功能测试实验演示CD4060功能测试电路IC3的性能与应用的性能与应用CD4060CD4060秒信号发生器电路秒信号发生器电路CD4060CD4060秒信号发生器实验秒信号发生器实验演示演示数字电路水塔自动供水控制器工作原理数字电路水塔自动供水控制器工作原理 是一块双主从是一块双主从DD型触发器集成电路。在该控制系统型触发器集成电路。

19、在该控制系统中，中，IC4IC4的时钟控制端受控于的时钟控制端受控于IC3IC3的输出信号。控制系统通的输出信号。控制系统通电后，电后，IC4IC4的初始状态为：负的初始状态为：负QQ输出端输出高电位输出端输出高电位“1”“1”、正正QQ输出端输出低电位输出端输出低电位“0”“0”。此时，。此时，VT2VT2导通，使继电器导通，使继电器K1K1吸合，水泵吸合，水泵M1M1工作。如在工作。如在CPCP（时钟控制）端加一个正（时钟控制）端加一个正向控制信号，双稳态触发器就会翻转。使负向控制信号，双稳态触发器就会翻转。使负QQ端由高电位端由高电位“1”“1”变成变成“0”“0”；而正；而正QQ端则由

20、低电位端则由低电位“0”“0”变成了高电位变成了高电位“1”“1”。于是。于是VT2VT2截止、截止、K2K2释放、释放、M2M2停止工作；而停止工作；而VT1VT1导导通、通、K1K1吸合、吸合、M1M1工作。如在工作。如在CPCP（时钟控制）端再次加一（时钟控制）端再次加一个正向控制信号，双稳态触发器又会翻转，而输出状态却个正向控制信号，双稳态触发器又会翻转，而输出状态却回到通电时的工作状态，与此循环。回到通电时的工作状态，与此循环。IC4IC4IC4的性能与应用的性能与应用 IC4 IC4的型号为的型号为CD4013CD4013是一块双主从是一块双主从DD型触型触器集成电路。在它的内器集成电路。在它的内部组合了部组合了2 2相同的主从相同的主从DD型触发器电路，每主型触发器电路，每主从从DD型触发器的功能相同。型触发器的功能相同。主从主从DD型触发器可以型触发器可以便的组合成轻触开关，此外便的组合成轻触开关，此外还能组成自谐振荡器还能组成自谐振荡器。CD4013 CD4013 引脚端功能图引脚端功能图引脚端功能图引脚端功能图IC4的性能与应用的性能与应用CD4013CD4013功能测试电路图功能测试电路图CD4013CD4013功能测试实验演示功能测试实验演示全过程演示DCIM101MSDCF全过程2.MPG课间休息