智能型水位控制器的研究

2018-04-09山西水利职业技术学院山西运城044004

长江工程职业技术学院学报 2018年1期

，(山西水利职业技术学院，山西运城　044004)

我国是一个水资源短缺的国家，目前全国600多个城市中，400多个缺水，其中100多个严重缺水。如何节约用水是众多水利工作者首先要考虑的问题。很多供水系统采用二级供水方案，即先用抽水泵把水抽到蓄水池，再利用供水系统把水源送出。这就需要蓄水池的水位必须保证一定高度，又要防止溢出。为此大家想过很多方法、如浮漂式水位控制器、浮球干簧管开关电路、电极式水位控制器等。这些装置容易产生接触不良、安装复杂、不易远距离观察到水位指示状态、体积大、可靠性差等问题[1]。

基于以上诸多原因，笔者以STC单片机为核心设计的水位控制器，采用频率信号的传送[2]，不但克服了上述水位控制器的缺点，而且结构简单，成本低，抗干扰性强，寿命长，还具有遇故障自动停泵等功能。

1　智能型水位控制器的设计

1.1　智能型水位控制器的设计原理

在水位控制器上装5个触点分别是基准点1，25%处点2，50%处点3，75%处点4，100%处点5。控制器设置水位初始值是100%。把水位传感器慢慢放到蓄水池中用固定卡卡住使水位淹过基准点，又不淹到25%处的点，通过感应到的频率信号，启动水泵,开始往蓄水池里灌水，蓄水池里的水位慢慢升高，直到漫过100%处的点，通过感应到的频率信号，水泵停止。当蓄水池里的水慢慢地被使用了，水位下降，直到水位低于25%的点时，又通过频率信号，水泵再次开始工作。如此反复循环下去，实现蓄水池的水位自动控制。如果设置水位初始值是75%，当水位超过75%时，泵就停止工作，这样就可以根据蓄水池的大小来设置水位值[3]。

1.2　智能型水位控制器的控制电路

水位控制电路图如图1所示。

2　智能型水位控制器系统的结构

2.1　系统结构

该系统由水位传感器、水泵、STC单片机、上位机组成(如图2所示)。

水位传感器通过频率信号感应到水位值的变化，由微处理器发出命令，控制水泵的启动，水位值的变化可以通过上位机显示，便于工作人员直观地看到水位的变化。

2.2　传感器

水位传感器的外观如图3。选一根塑胶管(长1 m左右)，在管上选取5个点：最下端点1为基准点，点2、3、4、5等距离分布。5个点分别连接5根导线，5根导线分别接入控制面板中，控制面板引出3根线(信号线，电源正极，电源负极)，这3根线可以通过电缆连接到控制器，实现了远距离控制水位。此水位传感器是通过频率信号来控制水位的。点1发出一个频率信号，通过水来传播这个频率，当水位到达点2时，点2获得了一个频率信号，随着水位变化点3、4、5依次获得频率信号。单片机控制A/D转换芯片，将频率信号转换为数字量送到单片机处理。采用频率信号避免了漏电现象的发生，5个接触点不易结水垢，使传感器的寿命得到保证。传感器具有自我失控保护失控后自动掐断泵的供电，不会造成水外溢，保证了安全。传感器可沿水池壁吊装，也可用固定在水池壁上。