用CMOS-NAND门控制水泵

2009年08月10日 10:08    贾延安
关键词: CMOS , NAND , 门控制 , 水泵
只要用几个NAND门,就可以控制水泵和其它泵,防止你的地下室泛滥,以及保持水箱中的水位。图1所示电路从一个地下水箱的低水位L1和高水位L2获得12V信号。调整两个水位的间距,以避免水泵的短循环运行。当水位触到L2最高水位时,水泵开关接通,灌满上层水箱。当水位降至低于L1低水位时,水泵关机。

  当水箱为空时,传感器L1 与L2和门D都为低电平,因为门B和A的输出为高。当水位上升,将12V通过L1短接时,门的输出保持不变。当水位再升高,12V通过L2短接时,门A的输出变为低,使门D达到高电平。这一动作将门B的输出锁存为低。门B的输出低电平拉低了SSR(固态继电器),从而起动水泵(参考文献1)。同时,门D的高输出电平起动了门控的振荡器,使压电蜂鸣器发声。

  当水位降到低于L2时,泵仍保持运转,因为门B和D被锁存。如果水位降至低于传感器L1,则门B输出变为高,使水泵关机。这一动作使D门成为低电平,从而振荡器停振,关闭压电蜂鸣器。

  电路使用了HCF4093B施密特触发器输入NAND门,对慢速信号作方波整形。输入电阻R1的值为560 kΩ。用一杯过滤后的水检查电路表明地下水的导电能力有改进。考虑到传感器以及输入泄漏电流在电阻上的压降,提高输入电阻值也是可以的。


图1,用一个四NAND门驱动固态继电器的泵控制器。

  固态继电器可以有背靠背连接的SCR(可控硅整流器)、随机导通,以及承受电机负荷的缓冲电路(参考文献2)。选择SSR时,额定电压应为工作电压的两倍,额定电流是电机额定值的5倍~10倍,以承受dV/dt和浪涌电流。还应采用小于SSR额定I2t的快恢复保险或半导体保险,其中I是电流,t是以秒计算的电流持续时间。对不同额定值的水泵电机要选择相应的SSR。
本电路的传感器采用两端剥皮的单股护皮粗规铜线。可以用双向瓷制接头连接传感器线,将其装在一个盒中,置于水箱的顶部。平行的传感器线可在水位低于传感器时,避免线间出现潮湿连接的可能性。也可以在某些配置中用任何其它高导电率和非腐蚀性线材。电源为悬浮式。


图2,在NAND门B上连接电位计,做成一个水位控制器。

  几乎不需要过多修改,图2中的电路就可以完成略微不同的功能。假设你有一个水箱,希望保持某个水位或任何导电液体的液位。传感器L1与L2在箱中的安装与图1相同。打开电源,泵就开始向箱中灌注液体。当液位到达L2时,泵关机,直到液位落至L1。当液位低于L1时,泵再次起动向箱中注液,直到液位到达L2。压电蜂鸣器会表示泵正在运转。

  也可以用一只三相SSR,用三相电机控制水泵,或给本电路增加一个适当额定值的单相SSR。在这种情况下,可以将两只SSR的输入串联起来。每个相上的一个SSR控制两相,第三相直接连接。
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