555时基电路在螺杆式启闭机启闭保安中的应用

齐 烨

（安徽省宿松长江河道管理局，安徽 宿松 246531）

闸门是用来控制水位，调节流量的，它是蓄水及引水建筑物中必不可少的组成部分。闸门启闭机常用型式有固定卷扬式、移动式、液压式、螺杆式等。宿松县长江干堤全长63 km，设4座通江引水涵闸，全部采用螺杆联接砼闸门的启闭方式。

1 时基电路引入的背景条件

20 世纪70 年代中期，小型涵闸基本上采用螺杆启闭机联动砼闸门的启闭方式，具有使用方便、性能可靠、价格低廉的特点，更适应面广量大的中小型涵闸。

闸门作为活动部件，在操作闸门启闭过程中，通常是采用手摇或者电动机来启闭闸门，为了能准确判断闸门是否关闭到位，闸管人员通常是通过在螺杆上刻划闸门到位的标记，以便下次关闭闸门用。显然这种标记精度不高，而且在螺杆防锈或其他操作中容易丢失，即便不丢失，也会在操作中因缺乏灵敏性而使闸门处于关闭不到位的状态。

闸门是否关闭到位会导致两种结果。第一，关闭不严，即闸门门底与底板有空隙，导致闸门渗水或漏水，这种情况如果不及时处理会造成损失，尤其是当水位差较大时易产生闸门震荡，当震荡频率与闸门自身震荡频率相一致时，极易造成闸门损坏；第二，闸门“过关”：这里的“过关”是指闸门在已关闭到位，与闸底板已紧密接触，但仍受到向下关闸的动力。“过关”破坏力很强，往往会造成螺杆弯曲，甚至拱断启闭机机脚，破坏启闭机机座，影响启闭机的正常使用。而闸门精度要求又是非常高，维修也极不方便，所以闸门关闭是否到位是运行管理中的关键。

2 时基电路工作原理及其原理图

555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件，其电路功能全，适用范围广。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可构成单稳态电路、多谐振荡器以及施密特触发器等脉冲产生电路。555电路可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位调制器等等。555时基电路在工业自动控制、检测、定时、报警、电子玩具、计算机等方面应用非常广泛。555 电路包括双极型和CMOS型两种，双极型的电源电压UDD=+5V～+15V，输出的最大电流可达200 mA；CMOS 型的电源电压为+3V～+18V，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。

本文只利用时基芯片555 的一个特性，即直接复位功能。利用这个特点，使555 时基电路在单稳状态工作。

555 时基电路工作原理图见图1。R1=R3=3.3 kΩ，R3=1 kΩ，C1=0.1 μF，C2=100 μF。当导线AB接入电路时，555芯片4脚接地，呈低电平，这时555芯片直接复位，在555第3脚输出低电平，此时蜂鸣器和继电器KA 不工作，电动机电路工作。而一旦触点C 滑出导线AB，则导线AB 不接入电路，此时555时基芯片4脚处于上拉电路中，电平升高，在输出端3脚即输出高电平，使蜂鸣器和继电器工作，继电器开关使电动机电路开关吸合工作，常闭开关断开，切断电动机交流供电，电动机停止工作，起到保护闸门的作用。

图1 555时基电路工作原理图

在实际应用中，只需合理放置导线AB 的位置即能很好地利用该电路，确保闸门提升或降至合理位置时能及时停车，充分保护闸门。

对螺杆式启闭机，将导线AB 固定在启闭机房房顶，竖直向下，其长度刚好到达闸门提升或关闭到位时螺杆顶端的高度。在螺杆顶端固定一触点C，用电线接入555时基电路，闸门启闭时，触点C可以在导线AB上自由滑动（见图2）。

图2 螺杆式启闭机555时基电路安装示意图

当螺杆向上提升闸门时，触点C 沿导线向上滑动，当闸门开启到位时，触点刚好脱离导线的A点，即导线AB 未接入电路，此时，555 时基电路4 脚电平由低变高，3 脚输出高电平，蜂鸣器发出警报，停止手摇螺杆或继电器动作，切断电动机电源，使电动机关闭从而控制闸门提升。

当螺杆向下关闭闸门时，触点C 沿导线向下滑动，当闸门关闭到位时，触点刚好脱离导线的B点，此时，555 时基电路4 脚电平由低变高，3 脚输出高电平，蜂鸣器发出警报，停止手摇螺杆或继电器动作，切断电动机电源，使电动机关闭从而控制闸门关闭。

3 在实际中的应用

在宿松县长江干堤刘港闸螺杆式启闭机中应用555时基电路，结果表明：该电路能确保螺杆式启闭机精准启闭，达到保护启闭机的目的，保证防汛抗旱时闸门安全运行。

运用555时基电路注意事项：

（1）在没有闸门启闭的时段，本设备不需接入电路。

（2）必须配备外围直流电源；且保证直流电源电压稳定性，最好选用性能稳定的开关电源。

（3）安装中确保导线AB与上部接触绝缘。

（4）安装于螺杆顶端的触点C 与导线AB 棒有良好接触。

（5）设备安装于闸管理房内防止导线AB 棒及螺杆顶端触点C潮湿，氧化；尽可能保持闸顶管理房通风。

4 结语

通过应用，555时基电路具有不少优点：①成本低，性能稳定；②简单方便，反应快速，能实现即停即止，方便闸管人员启闭闸门；③对于卷扬式或其他启闭方式的水闸，只要灵活放置导线AB 的位置同样可以实现闸门启闭控制；④通过改变导线AB的长度，也可实现闸门开启到上限时报警；⑤符合小型水闸管理自动化的要求；⑥如要实现多闸集中控制，宜采单片机作处理芯片。