水箱水位自动控制器
徐进朋2012012782 第八组
水位控制器在现实生活中应用广泛，尤其是在传感器应用普及的今天。涌现出了一大批以各种传感器件为基础的水位控制器。有最初的浮球连杆式，到后来的直读式，压力传感式，微波式，电容式，电极式。由于其具有自动控制，安全节能等优点。越来越广泛的被应用在如抽水马桶，水箱等与人们日常生活息息相关的事物中。
本次实验所设计的水箱水位控制器就是水位控制器的一种应用，它能够实现的功能如下：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。
实验设计分为三部分：控制电路，信号采集电路，显示电路。实验采用的处理芯片为CD4011四与非门。
1.显示部分
电路图如下：
-
显示电路主要包括两部分，第一，电源电路显示部分。第二，继电器显示部分。分别采用红色和绿色二极管。
具体作用及工作状态如下：
电源部分：电源连接电容以及二极管D1，其中D1作用是防止断电过程中电容放电烧坏元器件。再通过并联电阻R1，R2其中R1连接WAR起到当高水位探针损坏情况下强制断开控制电路的作用。而D2连接红色二极管D2，当电源电路电路连接无误时亮。
继电器部分：继电器与二极管D4，发光绿色二极管D3并联接在电源与三极管集电极端，当三极管Q2饱和导通时继电器吸合开始工作。D4主要是防止C1，C2放电损坏继电器，发光二极管D3的作用是当WAR探针工作及高水位探针失效情况下强制断电时显示发光。
因此显示电路两部分作用均是验证是否电路连接正确的辅助手段。
2.总体电路与工作原理如下：
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、R 8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WAR端探针浸入水中时，将强行使水泵停机，以作为保护之用。
调试安装：
焊接：先焊电源部分，红色发光二极亮则焊接正常。再焊控制部分及继电器，用导线将正电源和U1的10脚碰一下，若能听到继电器的吸合声，同时工作指示灯亮，断开后又能听到吸合声，工作指示灯灭则焊接无误。
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。
实验器材：
实验结果图
小组合作设计：
实验完成：
实验总结：
本次实验，我们组完成的是水箱水位自动控制器的设计与安装调试，在此次试验中我们小组负责显示部分的设计与安装。在这次实验中，我充分体会到了，电子技术的神奇，感受到了本学科在物理学，在实际应用中的巨大作用与应用前景。同时在与他人合作设计解决问题的过程中，我也体会到合作探究的重要性，不得不说此次实验是一次难得的机会，让我受益匪浅。
