自动开关

自动开关（精选九篇）

自动开关 篇1

光控视力保护灯选用白光LED灯作为灯源,一方面因为LED灯节能、环保,其耗能仅为白炽灯的1/10、普通节能灯的1/4,使用寿命可达10万小时以上。另一方面LED灯属于冷光源类型,可以被装置在任何微型和封闭的设备中,不怕振动,基本上用不着考虑散热。而且LED技术正在日新月异地进步,它的发光效率正在取得惊人的突破,价格也在不断降低。

在实验中,我们发现常用灯为220V交流电源,但要给LED灯供电需要经过变压、整流等过程,制作复杂,成本要求较高。而USB输出电压5V比较方便,而且较为安全。于是我们从简单的光控灯入手,用已学的物理知识将USB输出电压5V改造为3V。

光控电路部分,我们选用了电路三极管开关电路。51K欧姆的电阻和光敏电阻用分压法向三极管提供必要的基极偏置电压。当外界光线较亮时,光敏电阻阻值较小,基极电极低,不足以使三极管导通,所以发光二极管不亮。当外界光线较暗时,光敏电阻阻值增加到一定的数值,使基级电位达到导通电位,三极管导通,发光二极管发光。

经过两个多月的反复试验研究,我们制成了这款基于USB接口的光控视力保护灯,主要用于补充环境亮度及照亮键盘。

怎样选购自动门手掌感应开关 篇2

1.  普通自动门手掌感应开关容易产生干扰和被干扰信号，影响自动门的正常使用，而采用红外调制解调的自动门手掌感应开关，绝不产生干扰和被干扰信号，可以有效

解决这一问题。所以在选购时应注意咨询代理商或经销商是否为采用红外调制解调的自动门手掌感应开关，避免日后使用过程的麻烦，

资料

2.  采用接触的方式进行感应的.自动门手掌感应开关，容易滋生细菌，就像我们日常使用的电话机，成为了一个潜在的细菌炸弹。应选购非接触式感应的自动门手掌感应开关，才能避免手触开关带来的污染。

实现无线信号自动开关 篇3

在很多人家里，为了使用方便，无线路由器是从来不关的。但是长时间开启无线，除了耗电之外（尽管微乎其微），无线信号的辐射也是一个必须关注的问题。虽然目前并没有WiFi辐射对身体造成伤害的例子，但尽量减少电磁辐射也更加环保，因此不少人采用手动开关无线路由器的方法，这样就显得使用不便。要是能自动定时开关无线就很方便了。

现在不少主流路由器都支持刷新DD-WRT固件，如华硕、TP-Link、磊科等，其实DD-WRT自身，就可以轻松地实现无线信号的自动开关。具体的设置方法为：在DD-WRT的无线设置中，选择高级设置，在页面下方的Radio Time Restriction选项中，启用Radio Scheduling选项即可（默认为关闭）。接下来就是设置无线信号自动开关的时间了。我们可以看到下方的红色、绿色方块，对应0～23点，红色代表关闭，绿色代表开启，只需要点击这些方块，将需要关机的时段变成红色就可以了。以笔者的使用习惯为例，12点之后为睡眠时间，7点起床，将0～7点这个时段设置为无线信号关闭，这样，每天0～7点，无线路由器自动关闭无线信号，不影响挂机下载BT等，在白天则自动开启无线信号，方便笔记本、手机、平板电脑等使用，不仅方便还环保。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

浅析电视发射机房照明自动开关 篇4

工作人员晚上离开机房时关了电灯, 会感到有些不便, 例如:室内比较暗可能撞上什么东西, 回到机房又不得不在黑暗中寻找灯开关。

本文介绍的自动开关可以消除上述不便, 它具有延时、关灯和声控开灯的功能。将灯开关扳到“关”位置后2分钟电灯才熄灭, 此时间内人们完全来得及走出房间并锁上门。有拍手声时灯即亮, 同样保持2分钟, 这段时间内人们来得及到开关处, 将灯开关扳到“开”的位置。如果不能立即开灯, 可以再拍手使灯继续亮一段时间。

2电视发射机房照明自动开关工作原理

这种自动开关与灯开关DK并联 (见图1) , 当灯开关断开时, 自动开关上便有电压。这时电容C3通电阻通过电阻R6、二级管D3、可控硅SCR2的控制极开始充电。可控硅SCR2导通, 结果使整流电桥对交流电来说形成通路, 所以电灯RL继续亮着。随着电容C3的充电, 可控硅SCR2控制极电流逐渐减小, 经过一段时间可控硅截止, 灯灭。

按图1所示电容C3的容量, 自动开关保持灯亮时间约为2分钟。

现在谈谈自动开关的声控部分。电阻R2和R6组成分压器, 从中取出电压31 V左右。这个电压通过二极管D2接到可控硅SCR1的阳极。受话器SX经电阻R1与分压器串联。电容C1的作用是将供给受话器的脉动电压滤波。稳压管D1的作用是当受话器回路出现开路故障时限制落到电容C1上的过电压。

当灯灭后, 电容C3即充好电, 其电压约44 V。这时人们拍手要求灯亮, 声波作用于受话器, 在受话器的输出端便出现了一列电脉冲, 第一个正脉冲便使可控硅SCR1导通。从这时起电容C3就通过电阻R3和导通的可控硅SCR1放电, 放电电流使可控硅SCR1保持着导通状态, 持续时间约10秒。这时在可控硅SCR2的控制极回路中, 经过电阻R6、二极管D2和可控硅SCR1的是正弦脉动直流电流, 可以将可控硅SCR2触发导通, 灯RL亮。二极管D3因电容C3上的电压极性与它反向而截止, 所以此时电容C3不能充电, 当电容C3放电电流减小到不能维持可控硅SCR1导通时, 可控硅SCR1截止。此后电容C3重新开始经电阻R6、二极管D3和可控硅SCR2的控制极充电, 使可控硅SCR2仍保持导通, 直到充电电流减小到不能触发可控硅SCR2时为止。

调节电位器W可以改变自动开关声控的灵敏度, 例如:将电位器W阻值调到47 kΩ时, 距受话器1米左右拍手能使灯亮, 将其调至33 kΩ时, 距受话器1.5米处拍手也能使灯亮。但将其调至10kΩ以下则声控灵敏度显著下降, 且触发不稳定。

经实验证明, 其工作稳定, 不受环境杂乱声音影响, 只有在上述距离范围内声强达到拍手声时, 灯才亮。

自动开关可以接通功率100 W以下的白炽灯。如将二极管D4~D7和可控硅SCR2换成较大功率的, 则可接通相应更大功率的白炽灯。

自动开关开始调试时, 先不要焊上电阻R7。这时如果自动开关保持时间大于2分钟, 则电阻R7可以不要。如果保持时间不于2分钟, 则应焊上电阻R7, 并按下面的关系选择R7的阻值;阻值越小, 保持时间越长, 但保持时间最好不要大于3分钟。

摘要：电视发射机房的照明自动开关, 对于机房工作人员具有重要作用。因此, 本文首先概述了电视发射机房照明自动开关的功能, 然后阐述了其工作原理。

浅谈双电源自动切换开关的应用 篇5

山西广播电视无线管理中心下设二十一个台(站),主要任务是传输和发射中央电视台和山西省广播电台的多套电视和广播节目任务,在维护工作中,必须坚持“高质量、不间断、既经济、又安全”的维护工作总方针,而在具体的维护工作中电源是关键,现在每个台(站)都是两路电源,在低压侧仍然采用手动操作的双向隔离开关进行倒闸操作,每次停电都得人工切换,稍有不慎就会造成停播,为了保证信号的安全播出,我认为电源须采用高可靠性的双电源切换开关,以确保两路供电电源不间断地正常供电。下面浅谈一下双电源自动切换开关的应用:

1 双电源自动切换开关概述

双电源自动切换开关是一种能在两路电源之间进行可靠切换双电源的装置,不会出现误操作而引起事故的智能化双电源自动切换开关,就是为了满足高可靠性要求。目前投入使用的专用智能化设备,具有自投自复、自投不自复和电网发电机三种切换功能,对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测,当任一相发生过压、欠压、缺相,能自动从异常电源切换到正常电源,这是一种性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛的双电源控制系统的设备。

双电源自动切换开关的紧急供电系统,可实现当一路电源发生故障时,可以自动完成常用与备用电源间切换,而无需人工操作,以保证重要用户供电的可靠性。

2 双电源自动切换开关特点

双电源自动切换开关是由两台三极或四极的塑壳断路器及其附件(辅助、报警触头)、机械联锁传动机构、智能控制器等组成。分为整体式与分体式两种结构。整体式是控制器和执行机构同装在一个底座上;分体式是控制器装在柜体面板上,执行机构装在底座上,由用户安装在柜体内,控制器与执行机构用约2 m长的电缆连接。其特点是:

(1)两台断路器之间具有可靠的机构联锁装置和电气联锁保护,彻底杜绝了两台断路器同时合闸的可能性;

(2)智能化控制器采用以MOTOROLA单片机为控制核心,硬件简洁,功能强大,扩展方便,可靠性高;

(3)具有短路、过载保护功能,过压、欠压、缺相自动切换功能与智能报警功能;

(4)自动切换参数可在外部自由设定;

(5)具有操作电机智能保护功能;

(6)装置带有消防控制电路,当消防控制中心给一控制信号进入智能控制器,两台断路器都进入分闸状态;

(7)留有计算机联网接口,以备实现遥控、遥调、遥信、遥测等四遥功能。

3 双电源自动切换开关的工作模式

双电源自动切换开关有两种工作模式:自动工作模式和手动工作模式。

(1)自动工作模式:双电源自动切换开关在自动模式下控制功能可分为自投自复(R)、自投不自复(S)和电网一发电机(R)三种。前两种适用于电网-电网的供电系统,后一种适用于电网-发电机系统。

(2)手动工作模式:手动工作模式有常用电源、备用电源断电再扣三种工作方式。手动工作模式下系统将有自动切换功能。

常用电源方式:强制断开备用电源,接通常用电源。

备用电源方式:强制断开常用电源,接通备用电源。

断电再扣方式:即可将两路电源全部断开,也可使因故障脱扣的断路器再合闸。

4 智能控制器的模式

(1)自投自复式的智能控制器(R型)

智能控制器对常用与备用电源进行监测,并进行自动切换。当两路电源都正常时由常用电源供电。常用电源发生异常(任一相电压过压、欠压、缺相)时,经设定的延时t1后,系统断开常用电源。后再经设定的延时时间t2后备用电源自动合上。当常用电源恢复正常后,则自动延时切断备用电源,返回到常用电源供电。在常用电源正常供电情况下,当备用电源出现异常时,控制器面板上备用电源的发光二极管将根据故障类型对应的指示,并有报警触头将信号送出,进行提示。自投自复智能控制器的功能表如表1:

(2)自投不自复式的智能控制器(S型)

智能控制器对常用电源与备用电源进行监测,并进行自动切换。当常用电源出现异常时,自动延时切换到备用电源工作。当常用电源恢复正常时系统并不切换供电电源,直至备用电源异常,再自动切换至常用电源工作。自投不自复智能控制器的功能表如表2:

5 常用的双电源自动切换开关

目前已大量使用双电源自动切换开关,对防止误操作、提高供电可靠性起到了一定作用。常用的双电源自动切换开关有以下几类:

(1)RWQ4系列双电源自动切换开关

双电源自动切换开关由开关体和功换控制器两大部分组成。采用电磁驱动,切换控制器的工作电源,采用主、备用电源的交流220 V电源,无需另外的控制电源。

工作模式:自动工作模式和手动工作模式。

(a)自动工作模式:自投自复(R)和自投不自复(S)两种。如果是自投自复方式,无论备用电源的情况如何,开关自动切换到主电源。如果是自投不自复方式,则当主电源故障时,自动切换备用电源;在没有人为干预的条件下,即使主电源恢复正常,开关也不会自动切换到主电源,在自动工作模式中,切换动作的暂存器有延时为80 ms以内。控制器的延时0~30 s。

(b)手动工作模式:一旦启用手动工作模式,开关将无自动切换能力。用户必须通过控制器上的手动按钮完成电源切换。切换动作无人为延时。

(2)JXQ5系列自动转换开关

JXQ5系列自动转换开关由一个整体塑壳式隔离开关、一个执行机构及一个控制器组成。适用于两路电源供电系统中。根据预定条件,实现将一个负载或几个负载在两路电源之间自动转换;同时也适用于紧急供电系统,在转换电源期间中断向负载供电。

实践表明,在供配电系统中,特别在双电源用户中,使用双电源自动切换开关,是提高供电可靠性、确保系统安全的有效措施。

6 双电源自动切换开关正常使用的工作条件

(1)周围空气温度为-25℃~+40℃,且24小时的平均值不超过+35℃。

(2)大气条件:空气清洁、相对湿度+40℃时不超过50%。

(3)安装地点海拔高度一般不超过2 000米。

(4)安装在无剧烈震动和冲击,不足以使电器元件受到不应有的腐蚀场所。

(5)安装地点不受阳光直接辐射,无雨雪侵袭。

参考文献

[1]季慧玉.上海电器科学研究所.国家标准《低压开关设备和控制设备》第六部分:多功能电器第一篇:自动转换开关电器[S].北京:中国标准出版社,2007.

浅谈自动转换开关电器的设计应用 篇6

1 ATSE的基本概念

自动转换开关电器, 即ATSE (Automatic Transfer Switching Kquipment) , 由一个 (或几个) 转换开关电器和其他必须的电器组成, 用于监测电源电路, 并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。ATSE一般由两部分组成:开关本体干控制器。

2 ATSE的分类

目前, 我国市场上符合GB/T14048.11 (IEC60947-6-l) 标准的产品主要有CB级和PC级两大类。

PC级:能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。

CB级:配备过电流脱扣器的ATSE, 它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

3 ATSE的使用类别

使用类别, 涉及到ATSE接通与分断能力和操作性能指标, 决定其ATSE的正确使用环境。对选用PC级ATSE除了考虑其额定接通与分断能力外, 还应考虑其在短路条件下所能承受的短路能力, 即额定短时耐受电流Icw值。

使用环境条件要求

a.海拔高度不超过2000m;

b.环境温度不高于40℃不低于-5℃;

c.相对湿度不大于95%;

d.电磁兼容性 (EMC) 的要求:在实际使用中, ATSB (待别是控制器部分) 不应受外界的电磁干扰而损坏或误动作, 影响供电系统运行的可靠性、连续性。同时ATSE所产生的电磁效应应满足国家相应标准, 保证电气系统其他环节的安全稳定运行。

4 设计选用注意事项

4.1 产品认证:中国、IEC、UL等都对ATSE制订专门的标准 (几个标准完全等同) , 所以, 就必须选择符合标准的ATSE。

4.2 确定自动转换开关电器 (ATSE) 的额定工作电压法使用类别。要注意选择适合负载特性的ATSE。

4.3 设计时选用PC级还是CB级, 考虑的出发点不应是是否需要短路保护功能 (PC级前面加上短路保护电器, 系统就具备与CB级同样的保护功能) , 而是可靠性和成本。可靠性要求高, 宜选用PC级产品;要求成本低可选用CB级。

4.4 断开故障电源的时间, 不同结构的产品是不同的, 对故障电源 (例如断相) 敏感度高的负载, 就需要注意, 应选用能够快速断开故障电源的励磁驱动式ATSE。采用断路器的CB级ATSE未采用隔离 (负荷) 开关的ATSE, 是用减速电机驱动 (电机转速一般为15~20rpm, 开关需要转动到一定转角后触头才能断开) 。

PC级前端是否需要加短路保护电器, 取决于PC级ATSE能否承受前端短路保护电器保护电流的冲击。如果能够承受, 切换箱内就不需要再加短路保护电器, 如果不能承受, 就需要加一个短路保护电流低于PC级ASTE额定限制短路电流的保护电器, 这需要制造商提供ASTE额定限制短路电流的保护电器类型和多数。

4.5 ATSE三极与四级的选择:在电源转换系统中, 应根据配电系统的接地型式、接地保护装置的设置, 能否产生中性电流分流和环流及接地故障电流的分流, 避免保护装置误动作或拒动作, 以确定ATSE的级数。

4.5.1 根据IEC465.1.5条规定, 正常供电电源与备用发电机之间若不是同一接地网络中时, 转换开关应采用四极型开关。

4.5.2 带剩余电流保护的双电源转换开关应采用四极型开关。两个电源开关带剩余电流保护, 其下级的电源转换开关应采用四极型开关。

4.5.3 两种不同族地系统间的电源转换开关应采用四极型开关。

4.5.4 TN-S、TN-C-S、系统一般不需要设四极型开关。但TN-S系统的一些特殊情况 (三相严重个平衡及高次谐波含量较高) 是否采用四级开关, 需视建筑物等级的重要性而确定。

4.6 旁路型ATSE的应用:对供电系统可靠性、连续性有很高要求的特别重要负荷, 为防止ATSE出现故障、损坏或处于检修时, 影响供电的连续性, 应设置旁路到ATSE。旁路型ATSE应具有以下功能:

4.6.1 旁路隔离开关应能在用电负载个停电的状态下旁通电源至负载, 旁路开关与ATSE额定容量应相同;

4.6.2 旁通电源时应能隔离ATSE及相关控制电源, 保证ATSE检修及更换能够安全进行;

4.6.3 应有旁路隔离标志, 显示系统状态;

4.6.4 应有电子及机械联锁, 防止误操作。

摘要：自动转换开关电器主要用在重要场所的紧急供电系统, 将负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器, 以确保重要负荷连续、可靠运行。

关键词：自动转换开关电器,PC级ATSE,CB级ATSE,隔离电气,使用类别,工作位

参考文献

[1]供配电系统设计规范 (.GB50052-1995) .

高压开关柜温升自动巡检仪的设计 篇7

电力系统中高压开关柜等高压设备的母线在载流过大时经常出现温升过高, 而使相邻的绝缘部件性能劣化, 甚至击穿而造成事故。据统计, 电力系统发生事故原因中有相当一部分与热问题有关。因此, 高压设备在出厂前都必须经过严格的温升测试, 以保证在大电流下, 不超过安全温升值。

目前大多数厂家都是将热电偶热端贴在母线排上, 冷端接入电桥, 通过调节电桥平衡读出平衡值, 然后与分度表进行比对得出温升, 这种方法人为误差大, 且繁琐、劳动强度大, 效率低。另外一种方法是采用数字温度传感器如DS18B20, 但这类器件体积较大, 不容易埋入母线排中。

本研究设计的高压开关柜温升自动巡检仪, 能对高压设备母线出厂前的温升实验进行检测, 一次可测48处温升值, 方便可靠。并通过RS232与计算机连接, 可以在需要的情况下将温升测试报告生成Excel文件并打印出来, 极大提高了测试效率。

1硬件解决方案

本装置的硬件部分由母线温度测量、A/D数据转换、单片机控制显示以及与计算机通信4个部分组成。母线温度测量部分由T型热电偶和隔离热电偶变送器组成。A/D转换采用TI公司的12位串行模/数转换器TLC2543, 以保证测量精度。显示部分用4004型LCD, 一屏可显示16点温升值, 通过按键翻屏, 可读出48点温升值。主控制芯片为ATMEL公司生产的AT89S52, 应用RS232协议与计算机通信。系统框图如图1所示。

1.1母线温升测量

热电偶是将两种不同成分的均质导体构成回路, 如图2所示。直接测温端叫测温端, 接线端叫参比端, 当两端存在温差时, 就会在回路中产生电流, 那么两端之间就会存在Seebeck热电势, 即塞贝克效应。热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关, 与热电偶导体的长度、直径无关。热电偶具有结构简单、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点。根据不同的材料组成, 热电偶有很多型号, 本装置采用常见的T型热电偶[1], 其测温范围在-200 ℃～350 ℃, 热电特性线性度好, 满足测量要求。

由于热电势是非常微弱的, 而被测对象母线电流常在2 000 A左右, 干扰极大, 常常会淹没温度信号, 因此须应用隔离放大器。本设计采用深圳诺顺科技有限公司生产的RS-3012-32D1型T型热电偶变送器[2], 如图3所示。输出信号为0～5 V;精度等级为0.2级 (FSR%) ;隔离耐压为2 500 VDC (0.5 mA, 60 S) , 满足本设计的要求。

1.2通道地址分布

本装置要测量48点的温升值, 一片A/D转换器通道显然不够, 如果用多片则造成浪费, 所以这里应用3片CD4067模拟开关。CD4067是数字控制模拟开关, 具有低导通阻抗, 低截止漏电流和内部地址译码的特征。另外, 在整个输入信号范围内, 导通电阻保持相对稳定。CD4067是16通道开关, 有4个二进制输入端ABCD和控制端INH, 输入任意一个组合可选择一路开关。INH=1时, 关闭所有的通道。如图4所示, A8～A11是片内地址, A12～A14是片外地址。如要选中S28, 可控制 (A14～A12) = (101) , (A11～A8) = (1101) 即可。

1.3A/D转换器TLC2543

TLC2543是TI公司的12位串行模/数转换器[3], 使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换, 转换时间只需10 μs, 采样率为66 Kbps, 线性误差±1 LSBmax。由于是串行输入结构, 能够节省51系列单片机I/O资源;且价格适中、分辨率较高, 因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。引脚排列图如图5所示, 外部接线图如图6所示。

1.4单片机外围电路

本装置采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机, 是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器, 具有8 KB的系统可编程Flash存储器等, 由于它与MCS-51单片机产品兼容, 因此市场上相关产品非常之多, 性价比高, 其功能完全满足本系统的设计要求。其本系统外围电路如图7所示[4,5]。

2数据处理和软件设计

在本研究中, 软件设计采用C语言编写, 在KEIL环境下编译[6]。测量温升范围0～100 ℃, TLC2543是12位A/D, 基准电压5 V, 可得出电压和A/D转换后的数据 (AD_data) 关系:U=5*A/D_data/212=A/D_data/819.2。考虑到隔离变送器线性补偿有一定的误差, 因此不作线性化处理, 直接采用多项式进行拟合。

实测温升从0～100 K各个温度点的电压值如表1所示 (本表只列出21点) , 温度数据拟合和误差补偿如图8所示。通过Matlab拟合一个6阶多项式:△T=-0.389 3*u^6+3.588 7*u^5-12.094u^4+19.003*u^3-15.478*u^2+35.346*u+0.058 1。修正后进行温升测试, 当温升在45 K～68 K时, 误差较大, 所以需2次补偿, 通过误差分析, 拟合2阶公式, 以得出补偿温升△t (其中44 K<△T<69 K) :

△t=-0.000 141* (△T-45) ^3+0.001 442* (△T-45) ^2+0.040 19* (△T-45) +0.137。

系统应用RS232与计算机进行通信, 晶振频率11.059 2 M, 利用定时器T1产生波特率9 600 Kbps, 初始化程序serial_init () 和主程序main () :

3试验与结论

本装置实际运行于高压开关柜上, 可得到如下数据:

母线电流:1 500 A;

母线类型:涂漆矩形硬铜TMY;

48点温度检测, 在线报告温升值, 第24点的温升值如表2所示;

测温范围:0～+100 ℃。

从实验结果可知, 本装置能对高压母线温升进行检测, 一次可测48点温升, 极大地方便了产品出厂前的质量检查。

4结束语

本研究设计了一套自动温升巡测系统, 实现了高压开关柜温升自动巡检仪的硬件设计及软件设计, 能对高压母线温升进行检测。研究结果表明, 该装置性能稳定、造价低、操作方便, 具有商业推广价值。

参考文献

[1]谢志萍.传感器与检测技术[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[2]武汉力源电子股份有限公司.TLC2543数据手册[M].武汉:武汉力源电子股份有限公司.

[3]深圳市诺顺科技有限公司.RS-3012-32D1导轨式单路热电偶隔离变送器数据手册[M].深圳:深圳市诺顺科技有限公司, 2007.

[4]李朝清.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航天航空大学出版社, 1999.

[5]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2000.

一种路灯自动控制开关的制作与试验 篇8

关键词：路灯,控制,开关,设计

(一) 电路的结构及工作原理

电路组成如图所示。电路由主控电路和一个稳定电路工作状态的附加电路所组成, 该电路能在电路转换的过程中加速电路的转换, 在电路转换后又能增强电路的稳定状态, 当电路稳定后延迟一段时间自动退出转换过程, 这个电路称为“继电器动作闭锁电路”。

电路的主控电路 (由ICl及其外围元器件组成) 是一个由555电路组成的特殊的R-S触发器, 又称为单端比较器, 它是双稳态电路中的一种电路。该电路的特点是将电路的复位端R (555电路的 (6) 脚) 直接接至电源端, 使其接至电路电源后一直保持高电平。电路的转换完全由它的S端 (555电路的 (2) 脚) 的电平状态来决定。

1C2与其外围元器件组成主控电路的附加电路, 也就是“继电器转换锁定电路”, 该电路是一个由555电路组成的单稳态电路。在平时, NE555 (IC2) 的 (2) 脚在R4~R6的偏置下为高电平。又由于它的 (6) 脚通过R7连接至电源端, 也为高电平。因此单稳态电路IC2处于稳态, 输出端 (3) 脚输出低电平。IC2的输出状态又通过R8及继电器K1-1的触点控制着VTl或VT2的工作状态, 实现电路的加速转换与稳定过程。

该电路受继电器触点K1-2在转换过程输入的负向脉冲的触发而翻转, 翻转后输出端 (3) 脚输出高电平, 并通过R8及Kl-l加至VTl或VT2的基极。这时电路进人暂稳态延时过程, 电源通过R7向C6充电, 这一充电过程即电路转换后的稳定过程。按照电路中R7与C6的数值计算, 约等于8分钟, 8分钟后C6充电电压上升至2VDD/3, 电路再翻转, 输出端恢复低电平。

1Cl与其外围元器件组成主控电路, 它的输出端接有控制继电器K。ICl组成的是一个单端比较器, 它的 (6) 脚直接接电源端, 使其一直保持高电平。它的 (2) 脚作为主要控制端, 通过R1、RP及光敏电阻RG组成光控电路。Rv、C1组成抗干扰电路, 用来吸收外界输入的干扰信号, 防止因雷电与电火花等造成电路的误触发。VTl、VT2及继电器触点K1-1组成闭锁控制转换开关。当ICl的 (2) 脚输入高电平时, K1-1的1、2触点闭合, 来自IC2的高电平使VTl导通, 电源通过R2、VTl直接加至A点, 增强并维持A点的高电平状态。当 (2) 脚输入低电平时, Kl-1的1、3触点闭合, 来自IC2的高电平使VT2导通, 使A点通过VT2接地, 增强A点的低电平状态。

(二) 电路的控制过程

在白天, 由于光照较强, 光敏电阻RG的阻值较小, 通过与R1+RP的分压, A点处于低电平, ICl输出高电平, 继电器处于释放状态, 它的触点K1-1及K1—2的接触状态如图所示, 即1、3触点闭合, 1、2触点分离。

进入夜晚后, 由于光照减弱, RG阻值增大, 通过与R1+RP的分压, A点及B点电压升高。当该电压升至VDD/3时, 1C1翻转输出低电平, 继电器K通电吸合, 一方面接通路灯电源电路;另一方面使K1-1及K1-2的触点转换, 由原来的l、3触点闭合, 转换为l、2触点闭合。当K1-2转换时, 通过C4向IC2的 (2) 脚输入一个低电平, IC2翻转输出高电平, 这一高电平通过R8及K1-1的1、2触点加至VTl的基极, 使VTl导通, VTl导通后, 电源通过VTl加至A点, 增强了ICl (2) 脚的高电平状态, 加速并稳定了电路的转换。

当夜间向白天转变时, 光敏电阻的阻值逐渐减小, 当减小到使R1+RP与RG的分压将A点电压降至VDD/3以下时, ICl翻转, 输出端输出高电平使继电器K释放。这时, 路灯电源被切断, 路灯灭。同时, K1-1中的1、3触点闭合, VT2导通, 加速了电路的转换与稳定过程。对于K1-2, 则在由1、2触点闭合向l、3触点闭合转换的过程中, 向IC2的 (2) 脚输入一个负向脉冲, 使电路翻转, 输出端输出高电平并通过R8和K1-2中的1、3触点加至VT2的基极, 使VT2导通, 将A点通过VT2接地, 增强了A点的负电位程度, 也增强了1C1的稳定程度。

(三) 电路的调试

电路组装好后应当进行调试, 正常后再投入工作, 主要调试步骤为:先断开R8与C1, 将R7用小阻值电阻代替, 以减小延时时间, 加速电路的调整过程。

在白天光线正常的情况下调节RP使继电器K释放, 然后用黑色塑料膜将RG密封, 使其置于夜间环境下, 这时继电器应吸合。正常后再将RG的密封除去, 这时继电器应释放。在调试过程中注意观察指示灯LED2的状态, 每当继电器进行状态转换后, LED2应发光数秒, 然后自动熄灭。

如果调试过程均符合上述要求, 电路就算调好。最后将断开的元器件重新接好, 将R7按要求阻值接人。

电路中所用继电器应选用工作电压为12V、有4对触点的小型继电器, 光敏电阻应尽量选用暗阻与亮阻比较大的。

(四) 结束语

制作的路灯自动控制开关, 结构简单, 成本低廉, 具有较高的灵敏度、可靠性和稳定性。电路自动控制, 无人守值, 电路采用自然光线对路灯进行自动控制, 只在夜间将灯打开, 白天自动关闭, 可用于工厂、机关及其他公共场所对路灯及广场灯光的自动控制, 可免去专人管理, 又可节约用电、延长路灯寿命。

参考文献

[1]谢元清.模拟电子线路[M].电子科技大学出版社, 1994.5.

家用抽水泵自动控制开关系统的研制 篇9

现今在我国中部地区仍有许多农村家庭都用不上城里自来水, 他们用的都是井水。但是为了能用上方便的“自来水”, 他们在自家的楼顶上装了一只不锈钢铁制水塔, 然后用水泵将井水抽到水塔, 这样产生水压就能用上自来水了。但是, 每次将井水抽到水塔的过程中, 都将花费10多分钟, 然而人们却往往很难把握这10多分钟的“抽水等待”时间, 有时水塔中的水溢出来了才发现水抽满了, 有时人们就彻底忘记关抽水泵的开关, 导致大量的水溢出来了。发生这样的情况, 不但浪费了我们稀少的淡水资源, 而且浪费了电能。

2 设计目的

为了解决家用水塔抽水时遇到的一些问题, 方便人们的生活;同时, 为了节约抽水时水塔里面的水溢出来而造成的水资源损失以及电的损失。

3 设计分析

3.1 设计原理

利用水的导电性来得到水位的电信号, 于是我们便开始着手设计怎么才能利用水的到电性来测量水塔水位。

“水塔水位自自动控制开关系统”的控制对象为水泵, 容器为水塔或储液罐。水位高度正常情况下控制在C、D之间, 如图 (a) 。当水位在低于C点而高于B点时, 蜂鸣器报警, 表示水位低于正常水位, 这是可以采用手动启动水泵抽水泵如图1 (b) 。当水位高于D点时, 水泵停止进水, 如图1 (c) 。当水位低于B点时指示灯亮, 采取手动启动水泵, 如图1 (d) 。当水位超过D点并到达E点时上限报警, 采取强制停止水泵, 表示水塔水位自自动控制开关没有起作用, 如图1 (e) 。

3.2 原理图

由电源电路给各个电路提供直流电源, 通过检测电路对水塔水位及范围的测量, 产生不同的电位, 通过逻辑电路之后, 可以输出预期要得到的高低电平, 从而达到控制水泵和显示水位的作用。

3.3 电路图

电路原理:A触点接地, B触点用来检测B点水位, D触点用来检测D点水位, D触点用来检测D点水位, E触点用来检测E点水位。为保持输出的高低电平大小一致, 我们用与非门后接一个非门代替与门, 效果一致, 但是能保证电路的稳定性。当水位在B点以下时, B点为高电平, 下限水位指示灯亮;当水位处于B和C点之间时, B输出为低电平, 经过非门后变成高电平, 从而使与非门输出为低电平, 这个低电平经过非门之后变成高电平, 蜂鸣器导通, C点水位指示灯亮;同理, 随着水位的上升, 我们可以依次得到其他水位的时指示灯以及继电器的变化情况。由此, 我们可以实现水位在不同位置时, 对应着不同的指示灯亮, 从而提醒人们水塔里水位在哪个位置;此外, 当水位达到D点时继电器接通, 能控制水泵的通断, 从而达到自动控制水泵抽水的作用。

3.4 方案实现

控制系统主要分为模拟检测和逻辑判断两大块。模拟检测实际上测量的是B、C、D、E四个探头相对于A点 (即地) 电位的高低, 在水塔中清水里的四个探头B、C、D、E各点和探头A点之间实际上相当于一个可变电阻。当电阻值发生变化时, 各点的电位值不同, 通过逻辑判断, 就得到不同的输出, 即操作控制不同的动作。

如图所示:水位正常情况下应处于C、D之间, 此时, BCDE四个探头的逻辑电平为0011, 即保持状态, 此时正常工作指示灯亮;当水位低于C点, 处于B、C之间时, BCDE四个探头的逻辑电平为0111, 即水位处于低水位状态, 低水位指示灯亮, 蜂鸣器报警;当水位高于D点, 处于D、E之间时, BCDE四个探头的逻辑电平为0001, 此时指示灯亮, 继电器工作, 抽水泵电路断开, 即停进状态;当水位低于B点时BCDE四个探头的逻辑电平为1111, 下限指示灯亮;若水位高于E点, 四个探头的逻辑电平为0000时, 此时, 水塔水位的报警电路开始工作, 上限报警。这时, 需要工作人员进行手动关闭报警设备才可以解除警报。

实际运行中, 当某个探头出现故障时, 系统可以及时检测到, 不会造成误动作的产生。一旦系统发生报警, 就可以及时去处理问题。问题处理完毕之后, 工作人员可以手动关闭报警装置。因此, 优化的方案增强了系统的可靠性、稳定性和实用性。

4 可行性分析

此方案采用纯硬件电路设计, 避免了软件程序设计中的不稳定因素, 提高了实际运用中的可靠性。同时, 对于不同类型的液体, 此系统均有良好的兼容性。当水塔中液体改变时, 只需要将电位器中的阻值和该液体的阻值调节到一个数量级上就可以很方便地实现此液体的水位控制操作。试验证明, 此水塔水位控制器不仅实现了对水塔水位的精确控制, 而且, 此系统更具有生活生产的实际性。

5 使用价值

首先, 我们研制的水塔水位控制开关可以渗透到其他工业生产或农业生产的使用, 只要生产过程中只要对水位没有精确测量的要求, 都可以使用我们这个控制开关, 只是在具体的使用过程中根据使用的要求不同要对电路进行稍加修改即可, 但是设计主体思路还是一样的。

其次, 这个水位自动控制开关在方便人们生活的同时, 还能极大的节约水资源、节约用电。我们可以来这样大概的计算一下, 一年下来我们可以节约多少水资源以及用电量。

假设:1) 中国 (2010年第六次全国人口普查主要数据公报 (第1号) 中华人民共和国国家统计局:大陆31个省、自治区、直辖市和现役军人的人口中, 居住在城镇的人口为665575306人, 占49.68%;居住在乡村的人口为674149546人, 占50.32%) 农村的674149546人中有十分之一的人家中使用抽水泵抽水, 一个家庭有4人, 那么有一千五百万左右个家庭使用抽水泵抽水到水塔里面。

2) 每个家庭每一周抽两次水, 一年抽100次左右, 其中有5次忘记关水泵, 每次因忘记关水泵而溢出来的水为100kg;

3) 假设抽水高度为10m;

4) 每发一度电的煤耗率为330g/ (KWh) ;

那么我们可以这样计算:

每年浪费的水资源总量:

15000000*100*5=0.075亿吨水;

抽水多余的水浪费能量:

W=mgh=0.075*10*10=7.5亿KJ

折算成电量:312.5万KWh

这些电相当于3台1000MW+1台100MW的机组的1小时满负荷的发电量;相当于浪费了煤1030吨。

由以上的计算我们可以知道, 如果在抽水时我们使用的是抽水泵自动控制开关, 不但能方便人们的生活还能节约资源。

6 结束语

本文介绍的家用抽水泵自动控制开关不但可以方便人们的生活, 还能节约资源。不仅如此, 本开关还有很大的推广意义:1) 用于家用抽水泵自动控制, 价格便宜, 具有市场前景;2) 此开关能应用到其他工农业生产当中的水泵水位控制。3) 通过改变电位器电阻的大小可以使该自动控制开关系统应用于其他液体的液位测量。

参考文献

[1]秦曾煌主编.电工学电子技术.高等教育出版社