自动凭票供水装置工作原理分析

    自动凭票供水装置非常适合在工厂、机关单位、医院和学校的开（茶）水房安装使用。它具有两大优点：-是实现了开水的自动定量供应，杜绝了他人随意取水现象；二是用电磁水阀取代了传统的手动水龙头开关，既安全卫生，又可防止开水的跑、冒、滴、漏现象，达到了节约用水之目的．

   工作原理

    自动凭票供水装置的电路原理如上图所示。霍耳传感器H和小磁铁等构成了铁制水票检测电路。555时基电路IC1和W、R4、C2等构成了单稳态触发电路。交流固态继电器SSR和压敏电阻RM、限流电阻R5等构成了交流无触点开关电路，它的负载就是控制水龙头的电磁阀。变压器B和全桥QD、三端固定稳压集成块IC2、滤波电容c5等构成了电源电路，将220V交流电变换成平滑的9V直流电，供控制电路使用。

    平时，霍耳传感器H受小磁铁磁力线的作用，其输出端第③脚处于低电平，发光三极管LED1亮，晶体管BG截止，与其集电极相接的IC1的低电平触发端第②脚通过R3接电源正极，单稳态电路处于复位状态。此时，IC1内部导通的放电管（第⑦脚）将C2短路，IC1输出端第③脚为低电平，LED2不发光，SSR因无控制电流而处于截止状态，电磁阀无电不吸动，水龙头不出水。当取水者将铁制水票投入专门的投票口时，铁制水票沿着滑槽迅速下滑，在通过检测电路时，小磁铁与H之间的磁力线被铁制水票暂时短路，使H第③脚输出高电平脉冲，经BG反相后作为IC1的触发脉冲。于是，单稳态电路翻转进入暂稳态，IC1的第③脚输出高电平，LED2发光，同时SSR导通，使控制水龙头的电磁阀得电自动开阀放水。这时．IC1内部放电管截止，延时电路中的C2通过W和R4开始充电，并使IC1的阕值输入端（高电平触发端）第⑥脚电位不断上升。当C2充电电压大于2／3VDD时，单稳态电路复位，IC1的第③脚又恢复低电平，LED2熄灭，SSR截止，电磁阀断电关闭，水龙头自动停止出水。与此同时，IC1内部放电管导通，C2经第⑦脚快速放电，电路又恢复到常态。

    电路中，单稳态电路每次进入暂稳态的时间长短，也就是投水票后水龙头供水的时间。该时间的长短取决于C2和R4、W的时间常数，可由公式T-1·1C2(R4+W)来估算。调节W阻值，可在3～20秒范围内连续改变这一时间。LED1既是H工作状态指示灯，又兼作电源指示灯；LED2是供水指示灯。C1、C3为交流旁路电容器，主要用于消除各种杂波干扰对单稳态电路造成的误触发，使整个控制电路性能稳定可靠。

    元器件选择

    H可选用UGN3120或UGN3020、CS3020型开关型霍耳传感器，其内部电路方框图和管脚排列如上图所示。这种器件的基本功能是将磁输入信号转换成开关状态电信号输出，它的内部功能包括稳压、磁敏感区、放大、施密特触发整形、开路输出五部分。稳压部分使器件能在较宽的电源电压范围(4.5-24V)内工作，开路输出使器件很容易地与众多的逻辑电路系列接口。与霍耳传感器配合使用的小磁铁，可用一块尺寸约为10×10×15mm的永久性磁铁，体积不宜过大：

    IC1选用NE555型时基集成电路，也可用SI．555、LM555或μA555等同类型电路直接代换．IC2呵用781。09型低功耗lOOmA固定三端稳压集成块。SSR采用SP1110型交流固态继电器，它的体积相当于一个双列直插8脚集成电路的体积，其管脚排列和功用是；①、④、⑥、⑦脚均为空脚，输入端的②脚接“+”，⑧脚接“一”，输出端⑤、⑧脚为交流输出端。为了防止过电压对SP1110交流输出端的危害，在它两端并联了压敏电阻器RM．这里选用390V、lkA的压敏电阻器。也可用一只120Ω，1／4W的电阻和一只0.047μF、400V的电容器串联（构成RC吸收回路）后代替RM。QD采用1A、50v硅全桥，亦可用4只IN4001型硅整流二极管构成桥式整流电路代替。

    B用市售220V／12V、3W成品电源变压器，要求长时间运行不发热。W采用WS--2-X型锁紧型有机实芯电位器。

    为了保证延时精度，C2宜选用钽电解电容器。电磁阀可根据锅炉结构及压力情况选用交流220V的常闭型二位二通汽液电控阀。其它元器件无特别要求，可按图1所标参数选取。

    安装与调试

    上图是本装置的印刷电路板接线图。电路板的实际尺寸约为65×40mm。下图为整体结构装配示意图。铁制水票接收、检测系统是本装置安装成败的关键。水票接收滑糟用厚2mm的有机玻璃板或塑料板粘制，也可用铝皮、铜皮等非磁性金属皮轧制而成，要求长度不小于Im，槽内宽度略大于水票宽度，槽内高度不超过2mm。为了防止铁制水票在通过磁铁附近时被吸住，在安装时还要注意两点：-是磁铁体积不要选得太大，在保证霍耳传感器能可靠工作的前提下，位置尽量远离水票运行槽；二是铁制水票用厚1.5mm左右的铁皮裁制成长方形，重量不小于10克，并且运行滑槽要尽量安装陡些，以保证水票有足够惯性冲过磁场。

    电路调试时，先接通220V交流电源，LED1应正常发光。如果LED1不发光，说明霍耳传感器检测电路没有正常工作，应改变小磁铁与霍耳传感器的相对位置，或小磁铁极性应加以调整，直到LED1发光为止。调整时注意，霍耳传感器的有字标平面为磁敏感面，要使磁力线垂直穿过敏感面。然后，让铁制水票顺滑槽通过磁场，则LED1应短暂熄灭一下，LED2延时发光，水阀开阀放水。片刻，LED2熄灭，水阀应自动关闭。调节电位器W旋钮，使每次投票开阀的时间正好与水龙头灌满一瓶5磅开水瓶（或其它专门指定盛水容器）的时间一致，即可投入使用。

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