作者：滕今朝

一、電路的組成
整個(gè)電路包括兩部分：
1．節(jié)電控制電路
如下圖所示。包括延時(shí)電路、驅(qū)動(dòng)電路。
(1)延時(shí)電路。包括集成電路U1(CD4541)。電阻R2、R3、R4，電容C4，按鈕S0、S1。
(2)驅(qū)動(dòng)電路：由R1、晶體管Q1、繼電器J1、二極管D1組成。

　　
2．涼、熱水分開(kāi)及水位指示電路
如下圖所示。包括基準(zhǔn)電壓電路、水位比較電路、驅(qū)動(dòng)電路。
(1)基準(zhǔn)電壓電路。由電阻R6、R8、R11，二極管D3、D4組成。
(2)水位比較、顯示電路。由四運(yùn)放U2(LM324)，水位電極S2-S5，電阻R5～R17。指示燈LED1～LED4組成。水位電極S2～S5自上至下依次安裝在加熱器中。
(3)驅(qū)動(dòng)電路。由R18、晶體管Q2、電磁閥L1、二極管D5、D6組成。

二、工作原理
1．節(jié)電控制電路
(1)延時(shí)電路。延時(shí)電路以CD4541為核心。通過(guò)R3調(diào)節(jié)飲水機(jī)加熱器的工作時(shí)間?？筛鶕?jù)需要，決定飲水機(jī)每隔多長(zhǎng)時(shí)間才進(jìn)行加熱。間隔時(shí)間從幾分鐘到數(shù)小時(shí)。
第1腳接振蕩電阻R3，第2腳接振蕩電容C4，第3腳接保護(hù)電阻R4，共同構(gòu)成振蕩器外接阻容網(wǎng)絡(luò)端。當(dāng)R3、C4的阻值確定之后。即決定了振蕩器的振蕩頻率，振蕩頻率f=1／(2.3×R3×C4)。
AR(5腳)是自動(dòng)復(fù)位端。當(dāng)AR為低電平時(shí)，電路在通電時(shí)會(huì)自動(dòng)復(fù)位。使計(jì)數(shù)器清零。
MR(6腳)是手動(dòng)復(fù)位端，當(dāng)MR為高電平時(shí)，電路復(fù)位。
8腳(Q端)是輸出端。
9腳是輸出選擇端，用來(lái)選擇8腳(Q端)在電路初始狀態(tài)，是高電平還是低電平。當(dāng)9腳接低電平時(shí)。8腳的初始狀態(tài)是低電平；當(dāng)9腳接高電平時(shí)，8腳的初始狀態(tài)是高電平。這里選9腳接高電平。
MODE端(10)是單定時(shí)／循環(huán)輸出方式選擇端。當(dāng)MODE為低電平時(shí)，選擇單定時(shí)輸出方式；當(dāng)MODE為高電平時(shí)，選擇循環(huán)輸出方式。所謂單定時(shí)方式是指電路定時(shí)時(shí)間到后，輸出端Q的電平跳變后始終保持不變，直到下一次復(fù)位信號(hào)的到來(lái)。循環(huán)方式是指Q端電平將按設(shè)定的時(shí)間。作周期性跳變。
12A、13B是分頻器編程輸入端。當(dāng)A、B為高電平，可進(jìn)行16級(jí)分頻，可獲得最大的定時(shí)時(shí)間。
(2)驅(qū)動(dòng)電路。由8腳(Q端)輸出端連接晶體管Q1，再驅(qū)動(dòng)繼電器J1。繼電器J1的常開(kāi)觸點(diǎn)控制飲水機(jī)加熱器的通斷電。
當(dāng)8腳(Q端)輸出端為高電位時(shí)，飲水機(jī)加熱器通電加熱；當(dāng)8腳(Q端)輸出端為低電位時(shí)，飲水機(jī)加熱器停止通電.不再加熱。
如果想只加熱一次，就不再加熱，可將S1接低電平。則加熱器在初次加熱規(guī)定的一段時(shí)間后，停止力熱。如果長(zhǎng)時(shí)間后。覺(jué)得水太涼?？砂匆幌耂0，則加熱器又只加熱一次，即停。這個(gè)功能非常實(shí)用，在一兩個(gè)人飲水時(shí)，可大大節(jié)省電能，所以推薦大家將普通飲水機(jī)進(jìn)行改造。
2.涼、熱水隔離及水位指示電路
基準(zhǔn)電壓電路為水位比較電路提供基準(zhǔn)電壓，A點(diǎn)電位為1.5V，B點(diǎn)電位為0.9V。
(1)注水過(guò)程。
1)當(dāng)加熱器中無(wú)水，或水位低于最低水位電極S5時(shí)，則U2D12(同相輸入端)電位為1V以上，而U2D13(反相輸入端)電位始終為0.9V，所以L12D⑩腳輸出高電平(5.13V)，使晶體管Q2導(dǎo)通，然后驅(qū)動(dòng)電磁閥L1的線圈，通過(guò)電磁閥，將大桶中的涼水注入加熱器。
2)由于R15正反饋U2D12(同相輸入端)電位接近5V，U2D14輸出仍然為高電平。

3)加熱器中的水位逐漸上升，當(dāng)水位高于最低水位電極S5時(shí)，U2Do12(同相輸入端)電位變?yōu)?.8V，仍然高于LJ2DO13腳(反相輸入端)電位，加熱器中的水位繼續(xù)上升。
4)當(dāng)水位高于水位電極S4時(shí)，U2C10電位低于9腳電位，U2CC)8腳輸出低電位，LED3亮，表示加熱器的水位達(dá)到水位電極S4。
5)同樣，當(dāng)水位高于水位電極S3時(shí)，U2B5腳電位低于6腳電位。LJ2B7腳輸出低電位，LED2亮，表示加熱器的水位達(dá)到水位電極S3。
6)加熱器中的水位逐漸上升，當(dāng)水位高于最高水位電極S2時(shí)，U2A3腳電位低于2腳電位，U2A1腳輸出低電位，LED1亮，表示加熱器的水位達(dá)到水位電極S20同時(shí)，由D2拉低U2D12腳的電位，由1.8V變?yōu)?.75V，所以U2D14腳輸出低電位，晶體管Q2截止，電磁閥L1關(guān)斷，停止向加熱器注入涼水。同時(shí)LED4亮。表示電極S5也被水淹沒(méi)。
7)這樣就完成了注水過(guò)程，并且LED1-LED4顯示了加熱器中的水位情況。(雖然LED4最后才亮，有些缺憾，但此后LED1-LED4可以正常顯示加熱器中的水位情況。見(jiàn)下面的放水過(guò)程)。
(2)放水過(guò)程。
1)當(dāng)放出熱水之后，加熱器中的水位逐漸下降，低于最高水位電極S2時(shí)，LJ2A3腳電位為1.5V，高于2腳電位(0.9V),U2A1腳輸出高電位。
LED1滅，表示加熱器的水位低于水位電極S2c，同時(shí)，D2截止。但由于LJ2D⑩腳是低電位，由于R15正反饋，LJ2D12腳的電位仍然約為0.75V，所以LJ2D14腳輸出還是低電位，晶體管Q2仍然截止，不會(huì)向加熱器注入涼水。
2)如果繼續(xù)放出熱水，當(dāng)水位低于水位電極S3時(shí)，LJ2B5腳電位高于6腳電位，U2B7腳輸出高電位。LED2滅。表示加熱器的水位低于水位電極S3。
3)如果繼續(xù)放出熱水，當(dāng)水位低于水位電極S4時(shí)，U2C10腳電位高于9腳電位，U2C8腳輸出高電位，LED3滅。表示加熱器的水位低于水位電極S4，4)如果繼續(xù)放出熱水，當(dāng)水位低于水位電極S5時(shí)，U2D12腳電位高于13腳電位，U2D14腳輸出高電位，LED4滅，表示加熱器的水位低于水位電極S5。
同時(shí).U2D14腳輸出高電平，晶體管Q2導(dǎo)通，再次驅(qū)動(dòng)電磁閥L1的線圈，通過(guò)電磁閥將的涼水注入加熱器。此后的過(guò)程與注水過(guò)程相同。

三、元件選擇
元件的參數(shù)已經(jīng)在圖中標(biāo)注。
其中電磁閥線圈電壓為12V，選用JH-16高頻響通用節(jié)能環(huán)保電磁閥。該電磁閥在維持工作時(shí)。其功耗為0.04～0.1W，開(kāi)閉速度快，其動(dòng)作次數(shù)可達(dá)2～7次／秒。
四、制作注意事項(xiàng)
在普通飲水機(jī)的機(jī)構(gòu)上稍作改動(dòng)。如下圖所示。將普通飲水機(jī)的進(jìn)水口和出水口的位置進(jìn)行交換，并在進(jìn)水管處加裝電磁閥。用4條不銹鋼絲固定在陶瓷條上，作為電極。