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一款实用廉价可靠性强的水塔水位控制电路

[日期:2014-10-28] 来源:  作者:湖南 王学文 [字体: ]

 

  这款实用型低成本高可靠性水塔水位控制电路只使用了一只浮球开关和一个电磁继电器,为了安全起见使用一只24V或者12V直流电源,如果为了节约成本,也可以直接利用浮球开关的触点控制交流接触器,从而可以省略一只直流电源。因为此浮球开关的触点容量达到了8A/250V,完全可以直接控制交流接触器。说其简易,因为电路只有4只元器件;说其可靠是因为电路简单,元器件少,故障率低,况且电路的电气设计余量大。
  
  电路原理示意图见图1,在图1中,SW为一只TEK-1型双触点浮球开关,它有一个高水位触点和一个低水位触点,和一个公共接点,在水位低于低水位时,浮球开关悬空,公共接点与低水位触点接通.电磁继电器KP得电吸合,其触点接通水泵电机电源,水泵开始抽水使水塔水位上升,随着抽水的进行,水塔水位不断上升,浮球开关的浮球慢慢退出悬空状态并随着水位的不断上升而浮起,在定位器的控制下,浮球开关的线缆有一定的长度,控制此长度可纵控制低水位与高水位之间的水位差。随着水位不断上升,浮起的浮球随着水位的升高而升高,在浮球线缆的控制下,水平浮起的浮球随着水位不断上升而慢慢变为向上倾斜,其内部的金属球移动断开公共接点与低水位触点的连接,同时接通与高水位触点的连接,继电器失电断开水泵电机电源,抽水停止,水塔水位不再升高。此时,水塔水位会因为用水而下降,随着用水的进行,水塔水位不断下降,浮球由向上倾斜慢慢变为平放状态,此时浮球线缆失去对浮球的牵制作用。随着用水进行,水塔水位不断下降,当水位下降到一定程度时,浮球线缆再次对浮球进行牵制,在浮球线缆的牵制作用下,浮球慢慢变得向下倾斜,在重力作用下,浮球开关内部的金属球向另外一端移动,接通低水位触点,同时断开高水位触点。因低水位触点接通,电磁继电器得电吸合,接通水泵电机再次进行抽水。如此循环,保持水塔水位在一定的范围内。

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  本电路巧妙利用浮球开关线缆与定位器之间的长度控制水塔水位在一定范围内。不会因为触点随着水位的变化瞬时变化从而导致水泵电机频繁启动现象。
  
  TEK-1型浮球开关配套有一只定位器,其线缆长度可选,一般选取4米或者10米线缆长度比较合适。线缆带有护套,线缆也比较粗壮,浮球密封比较好,可以放心使用。
  
  图2为详细的电路原理图,在图2中,C1,C2为无极性的安规电容器,继电器KP为24V直流继电器,根据水泵电机功率选择合适的触点容量,我们选择JZX-22F将其3组触点并联使用,电机M为750W/220V交流水泵电机,水泵额定流量为4T/H,扬程可以达到20m,全桥QL可以使用4只1N4007.或者1A/1000V全桥。SW3为继电器KP的常开(动合)触点;SW1为浮球开关的顶端(非线缆端,线缆端作为高水位开关使用)与公共接点之间的一对触点作为低水位启动开关使用,水压低于低水位时接通;SW2为低水压保护开关,可以使用纯水机常用的那种,注意一般为2分内丝,需要购买一个4分外丝转2分外丝的转接头,水压低于设定水压时开路。稳压管D1可以使用3W左右的24V稳压管,本人使用5W的24V稳压管1N5359B:其他图中已有标注。

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  装调:将浮球开关的定位器固定在水塔内合适高度上,拉出合适长度的线缆,线缆的长度不能超过固定点到上、下限水位的距离,引出公共接点和低水位接点引线(确定低水位接点方法是手提浮球开关线缆,让浮球自然下垂,用万用表测试连通的一对为低水位接点与公共接点:因为是无极性开关,所以不需要区分具体哪一个触点是公共接点和低水位接点,如果要区分出来,可以用手拿住浮球让浮球线缆部朝下,此时,浮球开关的公共接点与高水位接点接通,这时就可以正确区分三个接点了).如果线缆到水泵的位置长度不够,可以用1mm的护套线延长到水泵电机接线处,注意接点的防护处理,因为线缆长期处于露天环境,接点必须考虑绝缘性能可靠,本人在接点处用热熔胶固定后再用塑料管套护再用热熔胶灌注。
  
  低水压保护开关安装在水泵进水管道上,在水泵进水处的管道上连接一个三通,引出一个4分的内丝接口,接上一个4分转2分的外丝,将低水压保护开关接上,引出此开关的连接线(注意接口密封处理,可以使用热熔胶或者玻璃胶以及AB胶密封),按照电路图接线原理,将低水位启动开关与低水压保护开关串联后,与继电器工作线圈再串联接入24V直流电源中。因为使用了电容限流降压,电路与市电没有隔离,所以使用了2只无极性安规电容器串联工作,一方面可以增强电容器的耐压性能,另一方面可以确保与市电的部分隔离防止触电事故的发生,此电容一定要按电路原理图的位置接在市电输入线的最前端。电容限流降压的目的是一方面降低成本,另一方面因为电路处于长期不间断工作状态,对可靠性要求比较高,变压器供电或者开关电源供电都不是很理想的方案。如果使用变压器供电一定要使用节能变压器或者380V输入电压的变压器作为220V输入电压环境使用。本电路因为电容器的容量限制,工作电流不大,只有20多毫安,调试时对于有些继电器初始上电可能无法吸合,此时可以考虑将C1,C2改成1μF的电容器或者先接通电源后再接通继电器线圈,也可以在C1或者C2上并联一只按钮开关(电路原理图见图3),按下此开关短路,其中一只电容器使电路的供电电流倍增。但在实际工作中不存在继电器不能可靠吸合问题(停电时例外),因为只要电容器C3充足电就不存在继电器无法吸合问题了。_由于电路的供电电流小,在继电器吸合后继电器线圈的工作电压立即降到12V左右,这样可以确保继电器线圈的安全,另外,确保继电器触点断开时的可靠而避免了触点打火的可能。大家知道,继电器的吸合电压和保持电压是有区别的,保持电压一般可以到吸合电压的1/3,也就是24V额定工作电压的继电器其吸合保持电压只要不低于8V就能够可靠保持吸合的触点不断开。

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