水位计。方案、说明

水位计。无线电电子电气工程百科全书

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在乡村别墅的供水系统中，安装在阁楼上的 160 升聚乙烯桶用作存储元件 [1]。该系统的一个非常有用的附加功能是本文中描述的桶中的水位（体积）计。

所提出的仪表的传感器是由两块箔带板形成的电容器，从相对侧垂直固定在塑料筒的外表面上。这种传感器的电容几乎线性地取决于水位：从空桶的 7 pF 到几乎满的桶的 270 pF。指示器可以是万用表或指针微安表。

为了获得与电容成比例的电信号，使用了众所周知的原理——矩形脉冲通过传感器的测量电容和根据倍压方案组装的二极管整流器。如果整流器的负载电阻很小，并且其两端的电压降明显小于脉冲幅度，则平均整流电流在第一个近似值中与电容成正比：I = U f C_д，其中 U 是脉冲幅度减去整流二极管两端的压降； f是脉冲重复率；和_д - 传感器电容。

可以将该电流施加到微安计，并且可以选择脉冲频率，以便其读数与以升为单位的水体积成正比或作为（最大体积）的百分比。如果在整流器输出端安装一个电阻并连接一个数字电压表（电压测量模式下的万用表），您可以获得相同的数字形式信息。

米。 1.电表方案（点击放大）

这种仪表的方案如图 1 所示。 1.1.它由三个逻辑元件DD1.3-DD1.4上组装的矩形脉冲发生器、DD1元件上的缓冲级以及带有平滑电容器C2的二极管VD4和VD100上的整流器组成。发生器的工作频率约为 9 kHz。当电源电压为 1,2 V、两个二极管两端的压降约为 270 V、传感器电容为 9 pF 时，使用上述公式计算出的输出电流将为 I = (1,2-100)x10xXNUMX³h270h10^-12 = 210x10^-6 = 210 µA。因此，计算出电阻器 R5 两端的压降为 U_R5 = 210x10^-6x820 = 170 毫伏。几乎满桶时实际测得的电压要小一些，大约为 150 mV。

该仪表设计用于与广泛使用的 M83xx 系列数字万用表配合使用，如图 1 右侧所示。 200 显示了其连接点。如果将万用表的测量限值设置为 0,1 mV，则万用表的分辨率（最低有效数字的权重）将为 2 l。当然，测量水量的误差会更大，这主要是由于桶的形状不是圆柱形的。如果将万用表的测量限值设置为 XNUMX V，则读数将以升为单位。

当由同一电源供电时，将仪表整流器的输出连接到万用表的输入是很有趣的。在万用表中，没有任何输入直接连接到电源，但整流器的直流输出也不必连接到电源。这样就可以将整流器输出直接连接到万用表的“COM”和“VΩmA”输入端，并且要将整流器的交流输出连接到电源，必须安装电容器C3。

仪表的所有部件均安装在一块由1,5毫米厚的箔玻璃纤维制成的单面印刷电路板上，其图纸如图2所示。 9、采用固定电阻——MLT，调谐——进口CA3V或国产SP19-2a，电容C10——K17-5、KM-510。二极管KDXNUMXA可以用任何低功率脉冲硅代替。

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米。 2. 板图

为了连接电源、万用表电路和传感器，将 RP 系列连接器上直径为 1 mm 的引脚焊接到板上，并将用过的 83 伏电池中的一块焊接到两个引脚上，以连接到万用表电源连接器。将仪表板安装在 M3x 万用表电池盒中的选项如图 12 所示。 78.使用电视天线放大器的电源（适配器）作为电源。其中，09V 电压的微电路稳定器被 XNUMXV 电压的微电路稳定器 (XNUMXLXNUMX) 取代。

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米。 3.板安装选项

如果使用微安表代替万用表指示，可以使用手机的5V充电器作为电源。在这种情况下，应通过选择电容器C2来提高生成频率，并且应排除电阻器R5。然而，应该记住的是，充电器的电压稳定性往往较低，输出电压本身会稍微超过5V。因此，有必要首先检查当电阻值为100时，电压实际上不会改变。当电源电压发生变化时，200 ... 5 欧姆连接到充电器的输出。如果不是这种情况，则应在其输出上安装具有低压降的集成稳压器，即所谓的 2931 V 电压低压降，例如带有任何字母索引的 LM5.0Z-1158 或 KR5ENXNUMX。

传感器由两条宽120毫米、长度与桶的高度相对应的烘烤铝箔制成。为了进行连接，使用了窄的铜箔条，这些铜箔条缠绕在箔条的末端，并将通向电路板的电线焊接到这些条上。这些条带用粘性包装膜附着在桶的表面。如果筒体与转换板之间的距离超过半米，为消除导体间电容耦合的影响，应将传感器用屏蔽线连接到DD1.4元件的输出端，屏蔽线必须接电源的正负，电阻R4的阻值应减半。如果桶与指示器之间的距离超过三米，最好将板与指示器分开，将板安装在距离桶不超过半米的地方。

设置该设备并不困难。如果使用指针微安表作为指示器，则需要在不焊接电阻器R5的情况下，通过选择电容器C2和电阻器R3来实现对应于150l或100%的读数（几乎满桶）。使用万用表时，可以通过选择电容器 C2 和电阻器 R5 以及电阻器 R3 来实现。传感器的设计如图 4 所示。 2、为了指示，作者使用了多年前生产的带有LED指示灯的万用表[XNUMX]。

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米。 4. 传感器设计

该装置可以补充一个固定在桶顶部的两个水平半环形式的第二个传感器，并且可以制作一个自动机器，在桶装满时关闭泵。一个半环连接到发电机的输出，另一个半环连接到整流器的输入。未安装电容器C3，根据电路，整流器的较低输出连接到电源的负极，另一个输出连接到关闭泵的阈值装置。必须安装带有止回阀 [1] 的软管，以避免紧急溢流的后果！

文学

Biryukov S. 该国的供水。- CAM，2015 年，第 6 期，p。 12-14。
Biryukov S. 便携式数字万用表。 - 收藏“帮助无线电爱好者”，卷。 100.-M.：DOSAAF，1988 年。

作者：S. Biryukov

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