一種采用交流電檢測(cè)水位的自動(dòng)抽水裝置設(shè)計(jì)

明鑫 張鈺玲

摘 要：設(shè)計(jì)了一種采用交流電檢測(cè)水位的自動(dòng)抽水裝置，此裝置由變壓器、繼電器、三根水位探測(cè)線、三極管等基本元件組成，能夠控制水泵在設(shè)置的水位范圍內(nèi)往復(fù)自動(dòng)抽水。實(shí)驗(yàn)表明，此方案成本低廉穩(wěn)定可靠，利于推廣。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)抽水;三極管;繼電器

1 引言

采用直流電檢測(cè)水位的自動(dòng)抽水裝置，由于水位探測(cè)線的電流為單向流動(dòng)，水位探測(cè)線與水接觸的端點(diǎn)易產(chǎn)生極化，其導(dǎo)通電阻漸變大，易導(dǎo)致檢測(cè)水位失效?，F(xiàn)有方案中，有采用交流電檢測(cè)水位的方法，克服了直流電檢測(cè)水位易使水位探測(cè)線的端點(diǎn)極化的弊端[1]。但此專利的電路用到了四個(gè)運(yùn)放，電路較復(fù)雜，電路成本也較高。

為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種采用交流電檢測(cè)水位的自動(dòng)抽水裝置，裝置采用交流電檢測(cè)水位，提高了自動(dòng)抽水裝置的使用壽命，同時(shí)電路主要采用三極管完成，電路較簡(jiǎn)單，電路成本也較低[2]。

2 電路方案

本方案的電路如圖1所示：

此交流電檢測(cè)水位的自動(dòng)抽水裝置電路由：變壓器TR1、繼電器RL1、三根水位探測(cè)線、三極管Q1～Q6、二極管D1～D4、電阻R1～R6、電容C1～C4、連接端口K1和K2組成。其中變壓器TR1的兩個(gè)輸入端接至交流電源220V的兩端，一個(gè)輸出端接地，另一個(gè)輸出端接二極管D1的正極和第一水位探測(cè)線的一端，第一水位探測(cè)線的另一端置于水池底部A點(diǎn);電容C1的正極、三極管Q1和Q3的集電極、電阻R5的一端、二極管D4的負(fù)極、繼電器RL1線圈的一端都接至二極管D1的負(fù)極，電容C1的負(fù)極接地;第二水位探測(cè)線的一端置于水池水位1/3處B點(diǎn)，另一端接電阻R2的一端和二極管D2的正極，電阻R2的另一端接地;二極管D2的負(fù)極接電容C2的正極和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極和電容C2的負(fù)極都接地;第三水位探測(cè)線的一端置于水池頂部的C點(diǎn)，另一端接電阻R1的一端和二極管D3的正極，電阻R1的另一端接地;二極管D3的負(fù)極接電容C3的正極和電阻R4的一端，電阻R4的另一端接三極管Q3的基極，三極管Q3的發(fā)射極接三極管Q4的基極，三極管Q4的發(fā)射極和電容C3的負(fù)極都接地;電阻R5的另一端接三極管Q2的集電極和電阻R6的一端，電阻R6的另一端接三極管Q4的集電極、三極管Q5的基極、三極管Q6的集電極和電容C4的正極，三極管Q5的發(fā)射極和電容C4的負(fù)極都接地;三極管Q6的基極接三極管Q5的集電極，發(fā)射極接二極管D4的正極和繼電器RL1線圈的另一端，繼電器RL1的常開(kāi)開(kāi)關(guān)的一端接至連接端口K1，另一端接至連接端口K2，連接端口K1和K2串接于水泵的供電線路。

3 電路功能分析

二極管D1進(jìn)行半波整流，電容C1進(jìn)行濾波，給電路提供正直流電源;三極管Q5和Q6模仿單向可控硅的內(nèi)部連接，當(dāng)觸發(fā)三極管Q5導(dǎo)通后，通過(guò)正反饋?zhàn)饔茫谷龢O管Q5和Q6維持導(dǎo)通。

當(dāng)水位低于B點(diǎn)時(shí)，第二水位探測(cè)線和第三水位探測(cè)線與第一水位探測(cè)線斷開(kāi)了連接，電阻R1和電阻R2兩端都無(wú)電壓，二極管D2和電容C2組成的整流和濾波電路無(wú)電壓輸出，使三極管Q1和Q2截止，同理，二極管D3和電容C3組成的整流和濾波電路也無(wú)電壓輸出，使三極管Q3和Q4也截止。此時(shí)，正直流電源經(jīng)電阻R5和R6給三極管Q5的基極提供觸發(fā)電流，三極管Q5和Q6導(dǎo)通，繼電器RL1吸合，水泵開(kāi)始抽水。

當(dāng)水位高于B點(diǎn)但低于C點(diǎn)時(shí)，通過(guò)水的導(dǎo)電，第二水位探測(cè)線與第一水位探測(cè)線接通，電阻R2兩端獲得交流電壓，經(jīng)二極管D2、電容C2進(jìn)行整流和濾波，輸出電壓驅(qū)動(dòng)三極管Q1導(dǎo)通，三極管Q1再驅(qū)動(dòng)三極管Q2導(dǎo)通。三極管Q2導(dǎo)通后，電阻R5和R6連接處的電位降至約為0V，正直流電源無(wú)法繼續(xù)給三極管Q5的基極提供驅(qū)動(dòng)電流，但由于三極管Q5和Q6導(dǎo)通后具自我維持導(dǎo)通能力，因此，三極管Q5和Q6維持導(dǎo)通狀態(tài)，水泵維持抽水狀態(tài)。

當(dāng)水池滿水，水池水位到達(dá)C點(diǎn)后，通過(guò)水導(dǎo)電，第三水位探測(cè)線也與第一水位探測(cè)線接通，電阻R1兩端獲得交流電壓，經(jīng)二極管D3、電容C3進(jìn)行整流和濾波，輸出電壓驅(qū)動(dòng)三極管Q3導(dǎo)通，三極管Q3再驅(qū)動(dòng)三極管Q4導(dǎo)通。三極管Q4導(dǎo)通后，三極管Q5的基極電位降至接近0V，使三極管Q5截止，進(jìn)而使三極管Q6截止，繼電器RL1恢復(fù)常開(kāi)狀態(tài)，水泵停止抽水[3]。

當(dāng)水池水位由最高點(diǎn)回落，但水位還高于B點(diǎn)時(shí)，三極管Q1和Q2維持導(dǎo)通狀態(tài)，三極管Q3和Q4處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q5和Q6得不到觸發(fā)電流，也維持截止?fàn)顟B(tài)，繼電器RL1維持常開(kāi)狀態(tài)，水泵繼續(xù)處于停止抽水狀態(tài)。

當(dāng)水池水位繼續(xù)回落，一旦水位低于B點(diǎn)，水泵又進(jìn)入抽水狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)抽水裝置設(shè)計(jì)，通過(guò)反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)表明，這種方案采用純電路的控制方法，電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠，不易受到干擾。同時(shí)此方案成本低廉，性價(jià)比高利于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]陳露.MCU的智能魚缸換水系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（21）：83-84.

[2]呂鑫，朱毖微，吳茜.基于C8051F040的智能型電接點(diǎn)水位探頭二次儀表設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2018，37（11）：82-85.

[3]宋友保.實(shí)用自動(dòng)抽水控制器[J].電子制作，2000（06）：22-24.