光電水位控制儀的設計

摘要：為了解決太陽(yáng)能熱水器上水過(guò)程中嚴重的水資源浪費問(wèn)題，文中介紹了一款使用便捷、造價(jià)低廉、且節水節能的水位控制儀的設計方法。
關(guān)鍵詞：光電控制；水位；太陽(yáng)能熱水器；控制儀

0 引言
自太陽(yáng)能熱水器問(wèn)世起，上水均采用手動(dòng)方式。但在太陽(yáng)能熱水器實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現，手動(dòng)上水裝置的水資源浪費現象較為嚴重。隨著(zhù)科技進(jìn)步，自動(dòng)上水儀使這一問(wèn)題得到了緩解。但同時(shí)，目前市場(chǎng)上的自動(dòng)上水儀要消耗電能，而且最主要的是接入的220 V交流電對用戶(hù)安全使用構成了威脅。再者，結構設計上也不大合理，安裝比較復雜，且對太陽(yáng)能熱水器主體改動(dòng)較大。因此，本文對以上這些缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的光電水位控制儀的設計方案。

1 綜合試驗系統的組成
為了達到控制精度高、使用壽命長(cháng)、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，節約用水用電的目的，本文提出了圖1所示的水位控制儀系統方案。此水位儀由四個(gè)部分組成，其中電磁閥主要負責自來(lái)水水路的通斷(常閉式承壓范圍0．02 Mpa～0．8 Mpa)；控制盒負責對光電能進(jìn)行儲存，以及水位信號的接收、處理和電磁閥動(dòng)作控制；太陽(yáng)能電池板可將太陽(yáng)能轉化成電能輸送給控制盒中的蓄電瓶；水位探頭則可通過(guò)對高、低兩個(gè)水位的感應來(lái)反饋給系統，從而實(shí)現太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)上水。

2 系統工作原理
在圖1中，太陽(yáng)能電池板可先將太陽(yáng)能轉化成電能儲存在控制盒中的蓄電瓶，蓄電瓶用于給整個(gè)系統提供正常工作時(shí)所必須的電能，從而使系統能夠不間斷的獲取水位探頭感應的低、高兩個(gè)水位信號，該信號經(jīng)控制和處理后，最終可轉變?yōu)殡姶砰y與控制盒蓄電瓶電路的通、斷，從而達到自動(dòng)上水的目的。另外，考慮到氣候差異會(huì )使太陽(yáng)能電池板的工作效率降低，本設計還內置了蓄電瓶充電器，以確保系統可靠、絕對的正常運行。
本系統中的控制板電路如圖2所示。該電路利用了三極管的放大、飽和、截止等工作特性。其中采用的三極管為2N5551。2N5551的類(lèi)型為NPN(UBE=0．6～0．7V)，集電極-發(fā)射集最小雪崩電壓Vceo(V)為160。集電極最大電流Ic(max)為0．600 A，功率(W)為0．31；直流電流增益hFE最小值(dB)為80；直流電流增益hFE最大值(dB)為250；最小電流增益帶寬乘積Ft(MHz)為100，封裝采用T092，溫度范圍為-55～150℃。
根據已知的蓄電瓶的額定工作電壓Ucc，可以選定額定工作電壓(線(xiàn)圈工作電壓)為Uo=Ucc的繼電器，此繼電器的吸合電壓為U吸，而釋放電壓則為U放。