水位仪制作有感

　　许多电子爱好者对水位仪制作乐此不疲，通过制作，可以提高动手能力，增长知识，在帮助用户解决问题的同时，增添学习的乐趣，获得成功的喜悦。本文不仅向大家介绍水位仪的制作方法，还要谈谈在制作中的感受。
　　各种电子杂志上介绍了很多水位控制电路，可许多是闭门造车编出来的，经不起实践的考验，常见存在的问题主要有：电极腐蚀，需要经常维护；电路复杂，可靠性低；电源不隔离，市电通入水中，安全性不高。一个较好的水位仪设计应该做到以下四点：一是安全性要高。水位操作者往往是年老体弱者，知识水平、操作技术低，经常违章操作，加之工作环境恶劣，阴暗潮湿，需要设计方案考虑周全，具有很高的安全性。那些市电引至水中的设计显然不具备高安全性。二是可靠性要高。在工业用电中，电压经常在大范围内波动，各种电气干扰普遍存在，有些泵站无人值守，要求设备具备很高的可靠性。三是价格低廉，材料易得。价格低，并非是越低越好，不能牺牲安全作为代价，在用户可以承受的心理价格之内就可以了，如五元和十元是相同的，都不多，但三百和五百就大不相同了。四是操作方便，维修简单。操作者和维修人员往往技术较低，好的设计不可存在复杂的操作，要充分考虑使用者的技术水平。
　　五年前曾为人改装过两次水位控制系统，在原有手动控制装置上增加自动控制部分，第一次很成功，同样的电路在第二次应用时却连续损坏两次，给用户带来了不便，在修改设计之后，取得了成功。
　　两次制作电源部分见附图1，变压器采用8W，220V/15V电源变压器，目的是将市电隔离，增加设备的安全性能，原电路中若采用380V/15V的变压器更加方便，但手中有多个220V的，没有380V的，也算是就地取材吧。在工业环境中，电压不稳，经常突变，故采用L7812三端稳压集成块稳压，以保证各继电器能可靠吸合，增加装置的可靠性能。日后考虑，在第二次制作中若采用220V/12V的变压器，去除U1和C2两元件，可靠性不会降低，还会降低成本，减少元件在自制电路板上的布置难度。
　　第一次制作电路部分见图2，由NE555集成块组成多谐振荡器，继电器RLY201的常开触点并接在原主控接触器的启动按钮上。当低水位干簧管WG201断开时，复位端4脚为低电平，3脚无输出，三极管Q201不导通，继电器RLY201保持断开状态。干簧管WG201受到浮子的磁力闭合时，4脚变为高电平，振荡器开始工作，3脚间歇输出高电平，继电器随之吸合断开，相当于人员多次按动启动按钮，主接触器吸合，水泵向池内抽水。多次按动按钮是没有坏影响的。继电器吸合频率是有要求的，希望吸合时间约2秒，断开时间也是大约2秒，以保证主接触器能够顺利吸合。RLY201吸合断开的时间是由振荡器的震荡频率决定的。震荡频率由R201、R202、C201确定，根据555集成电路震荡周期公式计算结果与实际试验相差甚远，可能在低频震荡时计算公式已经不适用了。那时R201、R202的取值现已忘却了。随时做好资料整理，加强保管，会给以后的工作带来极大的便利。过去修家电时，曾对修过的电视做了认真记录，整理了一些资料，从这些资料中获得了极大的益处。R204的作用是在WG201断开时，确保4脚处于低电平，避免干扰脉冲的影响，造成误动作。经试验不接R204时，经常造成误动作。有资料介绍3脚可直接驱动继电器，不同品牌的集成块驱动能力不一样，为加大可靠性，增加了Q201。R203、R205不可省去，省去时Q201输入电阻很大，振荡器无输出Q201也会导通。保护二极管D201作用是将继电器断开瞬间的反峰电压旁路，避免击穿Q201等元件。同样的电路应用到高水位停止控制当中，不同的是将继电器常闭触点串接在主接触器的停止按钮上。电路分析觉得很成功，并且很多资料介绍用555集成电路制作水位仪，可第二次制作使用不长时间就损坏了，故障是555集成块损坏，重做，依然损坏，看来要改变设计思路了。
　　第二次制作电路见图3，使用元件很少，可靠性很高，效果很好，可找块电路板稍加改装即成，不必专门制作电路板。WG301作为低水位干簧管，RLY301的常开触点并联在启动按钮上。WG302作为高水位干簧管，RLY302的常闭触点串联在停止按钮上。D301、D302作为保护二极管，避免反峰电压击穿继电器线圈。因磁力吸引的滞回特性，WG301、WG302不会频繁闭合，继电器不会因频繁吸合而损坏。电路原理很简单，当水位低，浮球位于低水位位置时，磁铁吸引WG301闭合，RLY301线圈得电吸合，常开触点闭合，启动主接触器，电机开始抽水，随着水位上升，WG301断开，水位到达上限时，WG302闭合，RLY302线圈得电，常闭触点断开，主接触器断开，电机停止抽水，随着水位下降，WG302断开，当水位下降到下限位置时，电机重新开始抽水。
　　浮球传感系统的制作见图4。防水套管采用φ15的铝塑管，制作完成可以盘圆，便于携带到现场。铝塑管的两端用防水胶密封，防止水进入管内腐蚀干簧管和电线。浮球内嵌的磁铁可从废旧扬声器上拆取，理论上讲干簧管在磁铁中央会不吸合，但在实际制作中没有发现这种现象。水位差可以通过调节铝塑管长度和干簧管位置来实现。上下两端的固定支架兼作浮球限位用，在安装时应使浮球处于上限或下限位置时相应干簧管吸合，否则因各种原因（如停电后再恢复供电时水位低）造成水位低于下限或高于上限时装置不能可靠工作。实际制作中，浮球在较大范围内浮动，干簧管均能可靠吸合，确定支架固定位置并不难。固定支架用膨胀螺栓固定在水池壁上，支架与铝塑管用铜螺栓紧固，防止铝塑管移动位置。浮子可以用废旧泡沫塑料制作，锯出大体形状，分开嵌入磁铁，用烙铁烙出内孔，用胶粘合即可。
　　在业余制作中，要时刻本着简单、节约、安全、可靠的原则，才能设计出自己满意，用户满意的产品来。