用红外反射实现自动水位控制

　　此款水塔水位控制器不同于常见的电极传感式水位控制器，它是利用红外反射测定水位，实现自动水位控制。由于没有电极漫没水中，也就不存在日久失控的弊端。本电路采用新颖自锁继电器，使电路结构简单，可靠性提高。
　　
　　工作原理：下图为该控制器电路，右图为安装示意图。220V市电经变压器B降压、D1～D4整流、C1滤波后得到12V直流电压供控制执行机构使用。12V电压再由三端稳压器ICI稳压为5V，供给红外发射、接收系统使用。
　　
　　时基集成电路IC2及外围元件组成频率约38kHz的多谐振荡器，振荡脉冲由IC2③脚输出，驱动红外发射一极管D1’、D2’发射红外线。红外接收集成电路IC3及外围元件组成红外接收器，J是记忆自锁型继电器，用于控制水泵电机的运转与停止。当水池中水位在上、下水位线之间时，D1’、D2’发射的红外线皆不能被水面反射至D3’，IC3⑦脚为高电平，后续电路不动作．J为释放态。当水位下降到下水位线时，D1’发出的红外线被水面反射后由D3’接收，并转变为交变电信号，经IC3选频放大后，⑦脚电平由高变低。V1导通，光电耦合器IC4内发光管发光，光敏管导通，V2亦导通，J得电吸合并记忆自锁，水泵开始打水。当池内水位渐渐上升超出下水位线时，D3’失去红外光照射，IC3⑦脚电平又由低变高，V1、IC4、V2相继截止，此间由于J已自锁，水泵继续往水池中注水。
　　
　　当水位上升到达上水位线时，D2’发出的红外线披水面反射后由D3’接收，IC3⑦脚再次由高电平变为低电平，V1、IC4、V2相继导通，J得到脉冲电压后释放，水泵停止打水。
　　
　　图中，AN为手动启停按钮，用于校正电路逻辑，如开始时或因停电等原因使水位低于下水位线，且水泵不抽水，此时按一下AN，水泵便开始工作。当水位渐升至下水位线时，D3'收到D1'的红外光线使水泵停止，须再按一下AN，使水泵启动，之后电路即进入正常状态。电极a、b是防止电路意外逻辑混乱时水位溢出而设的。当水位上升使a、b电极接通时，V1得到偏置，后续电路动作，J由吸合变为释放，水泵停止打水。
　　
　　元件选用与制作：IC2可用各种555时基集成电路。IC3为红外接收解码集成电路CX20106A。D1、D2和D3选用电视遥控器用红外发射、接收二极管。IC4可用4N25、4N26、PC817等光电耦合器。红外接收部分亦可购买成品红外接收组件或一体化红外接收头，可方便制作，提高可靠性。J选用国产新型记忆自锁继电器，该产品外形与普通继电器相同，不同之处在于吸合后不需维持电流，仅在吸合和释放时需一定脉冲驱动功率，然后由机械结构保持“锁定”。主要参数：额定电压12V，触发脉宽>20ms矩形驱动脉冲，瞬态功耗<0.9W，寿命为10万次。触点电流有3A、30A等，可根据需要选用。对于三相水泵电机，可通过该继电器控制交流接触器，其余元件如图所注。
　　
　　制作时，将D1’、D2’分别装在两根长约10厘米、内径比D1’、D2’略粗的深色塑料管中，D3’也用内径10mm左右，长约LOCm的深色塑料管制成如图所示的“裤衩管”，设法将它们固定于水池上方。其余元件安装在一块电路板上，装进一只塑料盒中，固定于水泵控制板上。
　　
　　调试：　　
　　
　　(1)先将D3’面对D1’、D2’，约3-4米远，通电后调节RP，使D3'接收到红外线，tC3⑦脚能可靠、灵敏地由高电平变为低电平；
　　
　　(2)将装有D1’、D2’、D3'的塑料管分布于池两边，仔细调整相对位置，确定上、下水位线。
　　
　　用数字万用表傲感应测试笔数字万用表交流电压档的内阻和灵敏度都很高，可以用来代替感应测电笔，不仅可以区分市电的零／火线，还可以确定内部断线位置。
　　
　　测量市电火线和零线时，将万用表拨至交流2V档，用手握住一只表笔的塑料绝缘部，将另一只表笔笔尖依次接触两根电线，万用表读数较大的一次是火线，较小的那次就是零线。删量时务必注意不要用手触摸笔尖。
　　
　　电线内部断路时，往往不易找到断线位置，使用数字万用表却可以准确找出，并且不需破坏导线绝缘皮。将断线导线一端串接一只220V/IOOW灯泡后接至市电火线，导线另一端接市电零线，数字万用表拨至交流2V档．用手握住一只表笔的笔尖，另一只表笔笔尖沿断线导线绝缘皮滑动，当测至某处发现万用表读数急骤下降时，那即是断线位置。此珐特别适用于电热毯测试。
　　
　　由于上述检测方法都使用220V市电，因此在操作过程中务必注意安全。

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