具有报警功能的水位自动控制器

　　这里介绍的自动水位控制电路， 除了能实现缺水时自动上水，水满后自动停止上水的控制外，还具有缺水和溢水报警功能，可在一定程度上避免因电路故障出现的缺水了没有及时上水，水满了没有及时停止上水而造成的事故。

　　一、工作原理

　　该报警功能的水位自动控制器的原理如图1 所示。

　　电路由水位控制、缺水溢水报警及电源三部分组成。其中，NE555、继电器J、电磁阀等组成进水控制电路，六非门电路CD4069、喇叭LB 等组成间歇振荡报警器。

　　1. 水位控制工作原理

　　接通电源后，若①水箱中无水，则IC1 NE555 时基电路的2、6 脚均为高电位，3 脚输出低电平，继电器J 得电，触头J 吸合，电磁阀接通进水，水箱内水位上升，当水位上升触及高水位电极H 时，IC1 的2脚呈低电位，其3 脚跳变为高电平，继电器J 断电，其触头J 断开，电磁阀关闭停止供水。当用户开始用水时，②水箱内水位不断下降，一旦水位低到离开低水位电极L 时，IC1 的2 脚、6 脚又同为高电位，其3脚跳变为低电平，继电器J 闭合，电磁阀开始新一轮供水工作，周而复始。

　　2. 水位报警工作原理

　　水位下降至水平面离开电极L，则非门IC2A 的输入端变为高电位输出端跳变为低电位，则非门电路IC2B 输出高电位，后级报警电路工作，扬声器发出嘟……嘟的间歇报警声，提醒用户引起注意。实际上，每次用水到水平面离开低水位电极L，开始抽水时，缺水报警电路都会“嘟…嘟，嘟…嘟”响几下，随着进水很快淹没了电极L, 报警声也马上就停止了。如果进水出现故障没有正常进水，报警声音就会一直持续下去。

　　在进水过程中，若水位超过了高水位而触及到溢水电极Y，则非门IC2B 也输出高电平，后级报警电路同样会发出报警讯响。在缺水报警时，由于IC2A 输出低电平，IC2B 输出高电平，因而缺水指示灯LED1 被点亮，在溢水报警时，IC2A 和IC2B 都输出高电平，溢水指示灯LED2 被点亮，正常情况下，IC2A 输出低电平，LED1、LED2 都不会被点亮。另外，在电源被接通后，正常状态下IC2D 输出为低电平，LED3 导通发光作电源指示用，在报警状态，IC2C、IC2D 组成约0.5S 的多谐振荡器工作，使LED3 随之闪烁发光，增加报警气氛。

　　二、元件选择与制作

　　1. 元件选择

　　电路中，时基电路除可选用NE555 外，也可用uA555、LM555 等，非门电路选用CMOS 系的六反相器CD4069, 一方面容易起振工作，另一方面利用其输入端的高阻抗可方便构成一个可靠的水位检测端口，为防止水位电极的接线过长引发的静电或感应电流损坏芯片，可在其门输入端串入一个较大的电阻。继电器和电磁阀是本电路的两个关健元件，除一定要选用外，继电器的选取既要考虑它的工作电压，还要考虑它的触点容量。这里电路的工作电压为6V，继电器的触点容量与连接的负载大小有关，连接的负载较大，继电器的触点容量就应该选用大一些的。我们选用的是JZC-22FA 型继电器，其触头在220V 时，可通过的电流为3 安，12V 时，可通过10A 的电流。电磁阀选用12V洗衣机进水电磁阀，使用比较安全。水位电极用不锈钢管制作，既卫生也不易被极化。电源变压器采用5VA，12V 输出即可。

　　2. 电路制作

　　本电路使用的元件不多，我们利用废旧的易拉罐作外壳，就按照易拉罐的圆形尺寸设计绘制了电路的PCB 图，见图2。

图2

　　电路焊装时注意，电阻元件采用1/16W 的小电阻贴片安装，原则上，先焊装电阻、二极管等个小的元件，然后安装集成电路插座，插排等元件，安装继电器等个大的元件，所有LED 因为要安装到易拉罐外壳上，为方便连接，可先用排针或排座焊接在LED 孔位上，另外，喇叭、电源、继电器、水位电极连接线等，都通过插排或插座进行连接。焊接完成的控制电路板如题首图。

　　电源电路的焊装比较简单，由于元件不多，可以把整流二极管、滤波电容、LM7806 稳压电路直接焊接在一块，再用胶枪封装固定即可。

　　三、电路调试与安装

　　1. 电路调试试验

　　电路焊装完成后，要进行调试试验，先临时用鳄鱼夹代替电极做一下水位控制实验，连接好电路和各外围器件，各电极不与水接触，此时电路处于缺水状态，接通电源，喇叭应该发出“嘟···嘟···”报警声，缺水指示LED1 点亮，电源指示LED3 闪烁报警，继电器J 应吸合。这时，把接地电极G 和低水位电极L 放入盛水容器中，报警声马上停止，LED1 熄灭，LED3点亮但停止闪光。接下来把高水位电极H 放入水中，继电器断开（可听到继电器内部轻轻的响一下）。 再把溢水电极Y 放入水中，喇叭又开始报警，LED2 点亮，LED3 又开始闪光，直到把电极Y 移除水面。试验时，如果用一只1K 电阻串接一只LED 替代电磁阀进行这个试验，可更方便了解继电器的工作情况。

　　2. 电路安装

　　电路调试成功后，把LED，喇叭等器件安装固定到易拉罐外壳上喇叭安装固定在易拉罐的底部较好，注意在底部要事先钻一些孔，让喇叭能释放出响亮的报警声音来。然后，小心翼翼的把变压器、电路板装入易拉罐中。安装变压器交流电源线时，除了要进行可靠的绝缘处理外，电源线在易拉罐的出线口，要套上一段黄腊套管，防止电源线被易拉罐铁皮割伤。

　　接下来还要为易拉罐控制器制作一个带水位电极等连接线输出口的端盖，我们是用有机玻璃做的，中间是水位电极的输出口，采用5 芯航空插座制作，继电器的输出使用了一个可用螺帽固定的Φ3.5 耳机插座，通过插头，与进水电磁阀进行连接。图3 是用本电路制作的自动供水水塔模型，继电器控制小水泵完成抽水工作。

图3

　　本制作可直接用于太阳能热水器的进水自动控制，则继电器控制的是电磁阀。若用动力电机水泵的控制，应将继电器触头并联接水泵电机接触器启动按钮开关，而且，注意，一定要断开接触器的自锁触头，让电动机处于点动控制状态。