河北工程大学毕业设计说明书
管内的干簧管产生吸合和断开的动作，从而输出一个开关信号。
浮球开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器件，它具有比一般机械开关体积小、数度快、作用寿命长，与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，其在造船、造纸、印刷、发电机设备、石油化工、食品工业、水处理、电工、染料工业、油压机械等方面得到了广泛的应用。
图3-10 浮球液位开关
产品特点：
1. 可做多点控制，控制开关可随液位位置定制。 2. 用磁簧开关不需要单独提供电源。
3. 单支可做多点控制，相对比其它液位开关单价低。 4. 可靠性高，配线成本低，安装容易。
5. 可适用与不同密度、不同酸碱、不同压力及温度的液体。
具体电路图如图 3-7 所示
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图3-11 水位开关电路
J90和J91的1、2脚分别和浮子液位开关杆上部和下部的磁簧开关相连通，当带有
磁性材料的浮子随水位移动到水位的上下限位置时，就会触动开关，从而产生开关量，经P2.3和P2.4传回单片机，单片机给进出水阀门电机发出控制信号，实现对水位的控制。
3. 继电器控制电机模块
在冬天，水族箱中的水温比较低，有时天气发生突变，室温过低时，这是就需要给水族箱加热，以免让鱼类冻伤，而加热到合适温度时，也需要断开加热器。所以当水温传感器DS18B20传回水温数据跟单片机设定的水温下限比较，过低时，这时单片机要发出控制指令，开动加热器，给水族箱加热，使观赏鱼免遭冻伤。合适温度时，单片机同样发出指令，断开加热器电源。
对于定时充氧电路，每隔一段相同的时间时，单片机同样发出指令，开动充氧电机，给水族箱补氧，定时的开动一段时间电机，以维持水中的含氧量。
水族箱中的浮子液位开关当测得水位低于程序设定的水位值时，这时也需要给水族箱注水，这就需要开动小水泵。
所有这些水族箱的配备电机，都需要用到继电器弱电控制强电的原理来控制电机开动，以便时刻控制水族箱的各种环境参数，维持观赏鱼适宜的水中环境。
继电器的原理
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静
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触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。
4. 继电器的选用
本设计选用的为HK4100F-DC5V-SHG继电器。它有6个引脚，其中2、5脚为线圈。1、6脚为公共端。3、4脚一个常开一个常闭。如图3-7所示。
图3-12 继电器引脚图
其内部原理图如图3-13所示
图3-13 继电器内部原理
二极管D1、电阻R3、LED9、PNP三级管T5、电阻R20是外部跟继电器相连的辅助元件，J1和CN2是继电器的内部结构。
三极管T5的基极B接到单片机的P2.5，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到+5V的电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电动势击穿三极管T5及干扰其他电路；R3和发光二极管LED9组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LED9点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。
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在原理中具体电路如图3-14所示。
图3-14 继电器的电路图
本设计所用到的水泵、加热器、贮氧器都是通过继电器的吸和来控制的，所以说继电器对本设计有着很重要的意义。继电器的模拟图如图3-8所示。
图3-8 继电器外部电机连线模拟图
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3.4 本章小结
本章介绍了鱼缸控制器硬件系统的设计方案，从器件选型、经济成本、原理图设计、结构分析、功能实现等多个方面阐述硬件各部分的结构原理，包括微处理器单元、数字测温单元、实时时钟单元、输入输出控制单元等。
至此，本章完成了硬件部分的设计，把这些接口电路组合起来就得到总得设计电路图。
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