一種用于電熱蒸汽發(fā)生器的水位控制器設(shè)計(jì)

　　當(dāng)水位慢慢上升到水位探針EH時(shí)，相當(dāng)于在變壓器T1副邊繞組二端由原來(lái)的開路狀態(tài)變成了接入一個(gè)4k～40kΩ左右的電阻，由于變壓器T1的電磁效應(yīng)，使得副邊的電路阻抗變化傳導(dǎo)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(diǎn)斷開停止注水，常開觸點(diǎn)閉合開始加熱;隨著水位的慢慢下降，當(dāng)水位到達(dá)低水位探針EL以下時(shí)，相當(dāng)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(shí)現(xiàn)對(duì)電加熱蒸汽發(fā)生器的全自動(dòng)控制。

　　從圖2可以看出，該水位控制器內(nèi)部的電路通過(guò)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(huì)傳導(dǎo)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(yùn)算放大器產(chǎn)生的高頻信號(hào)源，通過(guò)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(gè)水位探針上面的電極性快速切換，所以常時(shí)間使用不會(huì)發(fā)生電解水現(xiàn)象，水位探針不會(huì)結(jié)垢和電化學(xué)腐蝕。該水位繼電器主要IC僅使用一個(gè)雙通道的運(yùn)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(gè)水位控制器體積小巧，成本非常低廉。

　　2 該設(shè)計(jì)方案的元器件選型

　　該水位控制器設(shè)計(jì)方案的首要條件是產(chǎn)生一個(gè)AC9V左右 1kHz左右的正弦波，從圖2可以看出，利用運(yùn)算放大器U1的A通道設(shè)計(jì)成微分電路，輸出1kHz左右的方波通過(guò)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(jì)算和筆者實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)上最常用的運(yùn)算放大器：LM358，價(jià)格低，購(gòu)買方便;Q1選擇普通的PNP型三極管：MMBT2907，也可以選擇其他型號(hào)的通用PNP三極管;K1可根據(jù)實(shí)際需要的觸點(diǎn)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(hào)，筆者根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，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(jì)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(jì)方案獨(dú)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(jì)方案的新型水位控制器大量應(yīng)用在高溫蒸汽滅菌器設(shè)備的電熱蒸汽發(fā)生器上面，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，長(zhǎng)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(shí)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(xiàn)：
　　[1]LM358 Data Sheet ational Semiconductor
　　[2]馬場(chǎng)清太郎.運(yùn)算放大器應(yīng)用電路設(shè)計(jì).科學(xué)出版社,2007
　　[3]張占松.高頻開關(guān)變換技術(shù)教程.機(jī)械工業(yè)出版社,2010
　　[4]中華人民共和國(guó)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)―醫(yī)用蒸汽發(fā)生器YY0791-2010.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011
　　[5]李荻.電化學(xué)原理.北京航空航天大學(xué)出版社,2008
　　[6]黃國(guó)明.電子式水位控制器的原理和檢修.家電維修,2010(1)