用LM324N制作水位控制器

笔者采用运算放大器LM324N做的水位控制器，如图1所示。该电路由水泵电动机控制电路、低压电源电路、水位控制电路三部分组成。

    一、工作原理
    1.水泵电动机控制电路
    水泵电动机可以是单相电动机，也可以是三相水泵电动机，图1中采用4kW三相潜水泵电动机，型号：QQS40-21.4。二次控制电路中的B1为停止按钮，B2为启动按钮，两个按钮可进行手动操作，触点K1为水位控制器电路中的继电器KA的一个常开触点，当此触点闭合时，接通交流接触器线圈KM电源，其主触点KM1闭合，电动机QQS40-21-4启动运转，从水井里取水供给水池，当水池中水满时触点K1断开，水泵电动机停止给水池供水。

2.低压电源电路
    低压电源电路采用降压变压器，是从14英寸黑白电视机上拆下的，型号是DB-33-01。该变压器低压侧输出两路交流18V电压，取其中一路经全桥D1～D4及C1、C2整流滤波后，输出约24.3V电压。
    IC1为三端稳压器LM7812，稳压输出12V电压，供给水位控制器LM324N（IC2）、继电器等器件。
    3.水位控制器电路
    该电路主要由四运算放大器LM324N，继电器KA和三极管VT（1815）组成。LM324内部的IC2A-IC2C与外围元件分别构成放大器、比较器与双稳态电路。当水池水满时，H端浸入水中，12V电压经H端及限流电阻R2输入IC2A同相端，其输出端U01变为高电平（10.55V），一路输入双稳态电路IC2C的反相端，使其电压高于同相端（2.12V），使输出端U03变为低电平0V，三极管VT截止，小型继电器KA失电释放，其触点K1断开，接触器则失电释放，水泵电动机M停转，停止向水池供水。另一路输往LED发光电路，绿灯点亮，表示水满。
    当水池水位下降，使H端无水时。IC2A同相端电压为0V、IC2A的U01点电压为0V，双稳态电路IC2C反相端为0V，但U03点的电压仍然保持为低电平。当水位下降使N端无水时，则N端变为低电平0V，比较器IC2的反相端外接电容C5经电阻R11放电，当反相端电压低于6V时，IC2B输出端U02为高电平（10.55V）。此高电平一路使LED红灯点亮，表示水池无水；另一路经隔离二极管D7输入IC2C同相端，使输出端U03变为高电平（10.55V），再经电阻R10输至三极管VT基极（0.72V），使VT导通，继电器KA得电吸合，其触点K1闭合，接触器KM线圈得电吸合，水泵电动机M启动运转从水井抽水向水池供水。当水位升至N点时，运放LM324N（IC2B）反相端电压因电容C5不断充电而上升，当升至6V时，IC2B的U02点变为低电平，因二极管D7的隔离作用，IC2C同相端仍为高电平，U03仍然为高电平，水泵电动机仍保持运转抽水向水池供水状态。此状态一直到水位浸入H端，使IC2A同相端为高电平时为止。
    二极管D8为隔离二极管，防止由R6 、R7分压获得的1.09V电压进入IC2A的输入端U01。 D5、D7作用与D8相同。

二、制作调试
    电容C5容量为470μF，若要减小充电时间，可将其容量减至220μF，电阻R10的阻值为5kΩ，当其阻值大于6.21 kΩ时，三极管VT导通程度过弱，继电器KA将不吸合。为保证VT（1815）可靠工作，R10取5kΩ是比较理想的，若阻值过小，易损坏VT。
    因水有电阻值，不同种类的水，阻值大小不同，实测井水电阻约为1.3MΩ。若用9V电源将会影响电路正常工作，继电器KA不会吸合动作，经过实验，供电达12V较为理想。因点M、N、H浸入水中，应用不易生锈的金属做成，其他无特殊要求。