555時基電路在螺桿式啟閉機啟閉保安中的應用

齊 燁

（安徽省宿松長江河道管理局，安徽 宿松 246531）

閘門是用來控制水位，調節流量的，它是蓄水及引水建筑物中必不可少的組成部分。閘門啟閉機常用型式有固定卷揚式、移動式、液壓式、螺桿式等。宿松縣長江干堤全長63 km，設4座通江引水涵閘，全部采用螺桿聯接砼閘門的啟閉方式。

1 時基電路引入的背景條件

20 世紀70 年代中期，小型涵閘基本上采用螺桿啟閉機聯動砼閘門的啟閉方式，具有使用方便、性能可靠、價格低廉的特點，更適應面廣量大的中小型涵閘。

閘門作為活動部件，在操作閘門啟閉過程中，通常是采用手搖或者電動機來啟閉閘門，為了能準確判斷閘門是否關閉到位，閘管人員通常是通過在螺桿上刻劃閘門到位的標記，以便下次關閉閘門用。顯然這種標記精度不高，而且在螺桿防銹或其他操作中容易丟失，即便不丟失，也會在操作中因缺乏靈敏性而使閘門處于關閉不到位的狀態。

閘門是否關閉到位會導致兩種結果。第一，關閉不嚴，即閘門門底與底板有空隙，導致閘門滲水或漏水，這種情況如果不及時處理會造成損失，尤其是當水位差較大時易產生閘門震蕩，當震蕩頻率與閘門自身震蕩頻率相一致時，極易造成閘門損壞；第二，閘門“過關”：這里的“過關”是指閘門在已關閉到位，與閘底板已緊密接觸，但仍受到向下關閘的動力。“過關”破壞力很強，往往會造成螺桿彎曲，甚至拱斷啟閉機機腳，破壞啟閉機機座，影響啟閉機的正常使用。而閘門精度要求又是非常高，維修也極不方便，所以閘門關閉是否到位是運行管理中的關鍵。

2 時基電路工作原理及其原理圖

555定時器是一種將模擬電路和數字電路集成于一體的電子器件，其電路功能全，適用范圍廣。只要在外部配上幾個適當的阻容元件，就可構成單穩態電路、多諧振蕩器以及施密特觸發器等脈沖產生電路。555電路可用作振蕩器、脈沖發生器、延時發生器、定時器、方波發生器、單穩態觸發振蕩器、雙穩態多諧振蕩器、自由多諧振蕩器、鋸齒波發生器、脈寬調制器、脈位調制器等等。555時基電路在工業自動控制、檢測、定時、報警、電子玩具、計算機等方面應用非常廣泛。555 電路包括雙極型和CMOS型兩種，雙極型的電源電壓UDD=+5V～+15V，輸出的最大電流可達200 mA；CMOS 型的電源電壓為+3V～+18V，能直接驅動小型電機、繼電器和低阻抗揚聲器。

本文只利用時基芯片555 的一個特性，即直接復位功能。利用這個特點，使555 時基電路在單穩狀態工作。

555 時基電路工作原理圖見圖1。R1=R3=3.3 kΩ，R3=1 kΩ，C1=0.1 μF，C2=100 μF。當導線AB接入電路時，555芯片4腳接地，呈低電平，這時555芯片直接復位，在555第3腳輸出低電平，此時蜂鳴器和繼電器KA 不工作，電動機電路工作。而一旦觸點C 滑出導線AB，則導線AB 不接入電路，此時555時基芯片4腳處于上拉電路中，電平升高，在輸出端3腳即輸出高電平，使蜂鳴器和繼電器工作，繼電器開關使電動機電路開關吸合工作，常閉開關斷開，切斷電動機交流供電，電動機停止工作，起到保護閘門的作用。

圖1 555時基電路工作原理圖

在實際應用中，只需合理放置導線AB 的位置即能很好地利用該電路，確保閘門提升或降至合理位置時能及時停車，充分保護閘門。

對螺桿式啟閉機，將導線AB 固定在啟閉機房房頂，豎直向下，其長度剛好到達閘門提升或關閉到位時螺桿頂端的高度。在螺桿頂端固定一觸點C，用電線接入555時基電路，閘門啟閉時，觸點C可以在導線AB上自由滑動（見圖2）。

圖2 螺桿式啟閉機555時基電路安裝示意圖

當螺桿向上提升閘門時，觸點C 沿導線向上滑動，當閘門開啟到位時，觸點剛好脫離導線的A點，即導線AB 未接入電路，此時，555 時基電路4 腳電平由低變高，3 腳輸出高電平，蜂鳴器發出警報，停止手搖螺桿或繼電器動作，切斷電動機電源，使電動機關閉從而控制閘門提升。

當螺桿向下關閉閘門時，觸點C 沿導線向下滑動，當閘門關閉到位時，觸點剛好脫離導線的B點，此時，555 時基電路4 腳電平由低變高，3 腳輸出高電平，蜂鳴器發出警報，停止手搖螺桿或繼電器動作，切斷電動機電源，使電動機關閉從而控制閘門關閉。

3 在實際中的應用

在宿松縣長江干堤劉港閘螺桿式啟閉機中應用555時基電路，結果表明：該電路能確保螺桿式啟閉機精準啟閉，達到保護啟閉機的目的，保證防汛抗旱時閘門安全運行。

運用555時基電路注意事項：

（1）在沒有閘門啟閉的時段，本設備不需接入電路。

（2）必須配備外圍直流電源；且保證直流電源電壓穩定性，最好選用性能穩定的開關電源。

（3）安裝中確保導線AB與上部接觸絕緣。

（4）安裝于螺桿頂端的觸點C 與導線AB 棒有良好接觸。

（5）設備安裝于閘管理房內防止導線AB 棒及螺桿頂端觸點C潮濕，氧化；盡可能保持閘頂管理房通風。

4 結語

通過應用，555時基電路具有不少優點：①成本低，性能穩定；②簡單方便，反應快速，能實現即停即止，方便閘管人員啟閉閘門；③對于卷揚式或其他啟閉方式的水閘，只要靈活放置導線AB 的位置同樣可以實現閘門啟閉控制；④通過改變導線AB的長度，也可實現閘門開啟到上限時報警；⑤符合小型水閘管理自動化的要求；⑥如要實現多閘集中控制，宜采單片機作處理芯片。