具有逻辑功能的水位控制电路

接线图 2023年10月28日 19:06 204 admin

　在不同的场合，有时需要用到不同功能的水位控制电路：有的需要用水泵向外排水，如积水仓；有的则需要往里抽水，如水塔、水箱等。下面是根据不同场合，笔者制作的两种具有相反逻辑功能的水位控制电路。图是向外排水电路，它可以将水位限制在A点以下、B点以上，当水位超过A点时，水泵开始排水，当水位降到低于B点时，水泵停止排水。C点是公共点，接地，放于水仓的最底端。继电器CJ的触点CJl串接在水泵电机回路中，直接控制水泵的通断，也可将CJl串接在水泵的交流接触器回路中进行控制。
　　一、工作原理
1.当水位低于A检测点时，12V的直流电源通过偏置电阻R1使T1、T2饱和导通，T2集电极输出低电平，使T3、T4截止，继电器CJ不动作，水泵不排水。
　　2.当水位上涨超过A点时，Tl的基极通过水电阻与C点（地电位）相接，基极电位降低，使T1、Dl、T2处于截止状态。T2的集电极输出高电平，经限流电阻R4送到T3、T4的基极，复合管T3、T4饱和导通，继电器线圈CJ得电吸合，CJl触点闭合，水泵开始工作，同时电子开关T5因基极亦为高电位而饱和导通，Tl管的基极通过T5与B检测电极相连。
　　3.当排水使水位低于A点时，由于电子开关T5处于导通状态，Tl管的基极通过B检测极与水电阻相接，继续保持低电位，电路维持原状态不变，继续抽水。
　　4.当水位低于B点时，B点悬空，T1的基极不再受水电阻的控制，基极电位升高，T1、D1、T2饱和导通，T2的集电极变成低电平，T3、T4截止，继电器CJ失电释放，触点CJl断开，水泵停止工作，此时电子开关T5也因基极变成低电位而同时截止。
　　5.水位开始上升，超过B检测点时。由于此时电子开关T5处于关断状态，Tl管的基极电位不再受B点控制，电路维持原状态不变，直至水位超过A点时才开始动作，如此循环，将水仓里的水位保持在一定范围内，实现了水泵排水的自动控制。
具有逻辑功能的水位控制电路第1张
　　二、元件作用和参数选择
1.在本电路中，T1、D1、T2及其外围元件组成一高阈值的反相器，Dl是稳压二极管，稳压值在7-8V之间，目的是提高反相器的门槛电压，保证电路不会因外界干扰而出现误动作。R1、R2是Tl、T2的偏置电阻，选择时要保证T1、Dl、T2能可靠的饱和或截止，根据已有的条件（VD1=7V、VCC=12V）计算，电阻阻值应按公式R 水/2≤R1≤βl·R2和R2≤l/3β2·R3进行选择，水电阻R 水=7kΩ-30kΩ，计算时应选取最大值30kflo R3不能取值过大，选值应在10kfl以内。
　　2.R4、R5分别是T3、T4和T5的限流电阻，应按公式R4≤β3·β4·RL和R5≤β5·R1选择合适的阻值，其中RL为继电器线圈电阻，在此RL=350Ω，按公式计算R4、R5阻值选取范围较广。按图接好电路后将R4、R5分别替换为2MΩ的电阻，电路仍然可以正常工作。但R4、R5不能选择阻值过小的电阻。否则会将T2的集电极电位拉得过低，选值应不低于100kΩ，
3.驱动管T3、T4接成复合管的形式，用以增大电流和放大倍数，提高驱动灵敏度，保证继电器能可靠地工作。
　　4.对各三极管参数的选择要保证各管的Vcbo、ICm符合要求，同时要求β值不能太小，驱动管T3、T4的功率应根据继电器CJ的线圈启动电流进行选择，没有严格的型号限制。
　　5.电磁继电器CJ的选择要保证其工作电压与电源电压相等，同时其触点电流容量要大于水泵电机或交流接触器线圈的最大启动电流。
具有逻辑功能的水位控制电路第2张
　　6.D2是驱动管T3、T4的保护二极管，在驱动管截止瞬间，可以给继电器线圈产生的反向电动势提供泄放回路，保护了驱动管不会被击穿短路。
　　7.消火花电容C3并接在CJl触点的两端，避免启动电流对触点的冲击。
　　以上分析了用于排水的水位控制电路，图2则是用于向水塔、水箱里抽水的自动控制电略，原理与图1电路相似，只是电路实现的逻辑功能正好相反，它也可以将水位保持在A点以下B点以上，读者可参照上述原理进行分析，在此不在重述，其元件参数与图1一致。大家还应看到，通过调节CJl触点的常开常闭就可以使每一种电路都具有两种逻辑功能，如图2，如果将CJl触点换成一对常闭触点，那么该电路就可以实现与图1一样的排水功能。
　　该电路简单易制，灵敏可靠，无需调试，一装即成，可用于各种场合水位的监测监控，有兴趣者不妨一试。