一種用于電熱蒸汽發(fā)生器的水位控制器設(shè)計

　　當水位慢慢上升到水位探針EH時，相當于在變壓器T1副邊繞組二端由原來的開路狀態(tài)變成了接入一個4k～40kΩ左右的電阻，由于變壓器T1的電磁效應，使得副邊的電路阻抗變化傳導到原邊，從而使得V1的電壓大幅度升高大于Vref，輸出低電平，打開Q1，使得繼電器K1閉合，繼電器K1的常閉觸點斷開停止注水，常開觸點閉合開始加熱;隨著水位的慢慢下降，當水位到達低水位探針EL以下時，相當于變壓器T1副邊二端開路，從而使得V1的電壓大幅度下降小于Vref，輸出高電平，關(guān)閉Q1，繼電器K1斷開。這樣連續(xù)循環(huán)，實現(xiàn)對電加熱蒸汽發(fā)生器的全自動控制。

　　從圖2可以看出，該水位控制器內(nèi)部的電路通過高頻變壓器和電熱蒸汽發(fā)生器里面的水位電極探針完全隔離，這樣即使蒸汽發(fā)生器的電加熱漏電，也不會傳導到水位控制器內(nèi)部的電路中燒壞集成電路芯片，水位繼電器仍然能正常工作。利用運算放大器產(chǎn)生的高頻信號源，通過高頻變壓器T1加載到水位探針兩端，由于頻率高――1kHz，而且二個水位探針上面的電極性快速切換，所以常時間使用不會發(fā)生電解水現(xiàn)象，水位探針不會結(jié)垢和電化學腐蝕。該水位繼電器主要IC僅使用一個雙通道的運算放大器U1，而且使用的高頻變壓器功率很小，線圈線徑0.05mm，所以整個水位控制器體積小巧，成本非常低廉。

　　2 該設(shè)計方案的元器件選型

　　該水位控制器設(shè)計方案的首要條件是產(chǎn)生一個AC9V左右 1kHz左右的正弦波，從圖2可以看出，利用運算放大器U1的A通道設(shè)計成微分電路，輸出1kHz左右的方波通過R5、C5耦合到高頻變壓器T1的原邊上，這樣就在變壓器T1的副邊產(chǎn)生1kHz左右的正弦波。根據(jù)理論計算和筆者實際使用經(jīng)驗，圖2中的元器件選擇如下：

　　R1，R2，R6：390kΩ，1%
　　R3，R5：20kΩ，1%
　　R4，R8：200kΩ，1%
　　R7：180kΩ， 1%
　　R9：1MΩ，5%
　　R11：1kΩ，5%
　　R12：10kΩ，5%
　　C11：22nF
　　C2，C3，C4：47nF
　　U1：LM358
　　Q1：MMBT2907
　　K1：G5V-2-H1-24V (注：歐姆龍，2常開/2常閉繼電器)
　　T1：線徑0.05mm，W1：W2=1：1，Q=40，L=10H 定制變壓器

　　上面的元件中，電阻選擇普通的0805封裝的片阻即可;電容選擇普通的J檔的磁片電容;U1選擇市場上最常用的運算放大器：LM358，價格低，購買方便;Q1選擇普通的PNP型三極管：MMBT2907，也可以選擇其他型號的通用PNP三極管;K1可根據(jù)實際需要的觸點容量選擇2常開2常閉功率型繼電器即可。高頻變壓器T1沒有固定的型號，筆者根據(jù)實際應用經(jīng)驗，聯(lián)系變壓器廠家定做的微型變壓器，定制變壓器只要參數(shù)滿足，W1：W2=1：1，Q=40，L=10H左右即可。

　　3 小結(jié)

　　本方案設(shè)計的新型電子式水位控制器，與傳統(tǒng)常規(guī)的水位控制器相比，設(shè)計方案獨特、巧妙。不但避免水位探針易腐蝕、結(jié)垢，電熱管漏電容易損壞內(nèi)部IC的缺陷，而且成本低廉，體積小巧安裝方便。該設(shè)計方案的新型水位控制器大量應用在高溫蒸汽滅菌器設(shè)備的電熱蒸汽發(fā)生器上面，運行穩(wěn)定可靠，長期工作后沒有發(fā)現(xiàn)探針腐蝕、結(jié)垢的現(xiàn)象，也沒有發(fā)生水位控制器本身燒毀的故障，實際使用情況證明這種新型的水位控制器能適用于各種電熱蒸汽發(fā)生器。

　　參考文獻：
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