怎樣改進(jìn)雙位壓差控制電路

由于自來水管道的壓力較小，常常不能滿足高層建筑的供水需要，目前解決這個問題有兩種方法：

一種是壓差雙位控制，另一種恒壓變頻控制。壓差控制具有控制電路簡單成本低的優(yōu)點，在供水要求較低的場合和水暖鍋爐自動補水普遍采用這種技術(shù)。

1．傳統(tǒng)技術(shù)及缺陷

傳統(tǒng)的雙位壓差控制電路如下圖所示。

這種控制方式經(jīng)常出現(xiàn)的故障：一是頻繁燒壞電接點壓力表的電接點PK，二是燒毀接觸器的主觸點。電接點壓力表是比較貴重的儀表，因此會造成一定的經(jīng)濟損失。

由于電接點壓力表的表針擺動很慢，由其帶動的動觸點與靜觸點通斷動作遲緩，而且電接點壓力表的觸頭之間接觸壓力很小，分?jǐn)嗄芰Σ?，不適合直接使用50V以上的交流工作電壓，這是導(dǎo)致燒壞電接點壓力表的電接點主要原因。具體表現(xiàn)在達(dá)到設(shè)定的最高壓力時，動觸頭1和上限靜觸頭3之間跳火，使得交流接觸器的主觸頭燒蝕，造成不能停機。動觸點的燒蝕，又會導(dǎo)致與下限靜觸點2接觸不良，使得接觸器抖動，不能正常的吸合。

2．改進(jìn)后的電動機控制電路

上圖是用于解決上述問題的具體方案。

在上圖所示的電路中，CK是利用市場上的電子時間繼電器的外殼和內(nèi)部的部分電路改制的雙位控制繼電器。該裝置內(nèi)部電路采用CMOS集成門，其控制信號輸入端A、B、C、D與市電具有良好隔離，還具有控制電壓低，輸入電流小的特點。

用該裝置直接驅(qū)動交流接觸器，省去了中間繼電器。采用中圖所示的電路可以省去貴重的電接點壓力表，從而降低了控制部分的成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。該電路可以使用兩種控制信號裝置，一種是電接點壓力表控制，只要將電接點壓力表的電接點接在A、C、D三輸入端之間，并將A、B兩點短接即可；另一種是直接檢測水位的浸水電極控制，將其接在A、B、D端，C端開路。上圖、中圖、下圖所示的電路具有限時保護(hù)功能，可以防止出現(xiàn)不停機故障。在中圖和下圖所示的電路中，其降壓整流濾波部分沒有畫出，G1、C2、G3采用CMOS集成芯片CC4001，該芯片的供電由三端集成穩(wěn)壓器78L09提供。

3．采用電接點壓力表的控制電路

如中圖所示：由于加在電接點壓力表的電接點上電壓是電壓較低的直流電壓，而且其驅(qū)動電流很小，電路中的RS觸發(fā)器還有去抖動作用，從而可以有效的保護(hù)電接點壓力表的電接點和交流接觸器。

該電路的工作原理如下：

由于A、B兩點短路，使得或門G1輸入高電平，輸出低電平，二極管Vt截止。如果接通電源的瞬間，電接點壓力表PK的動觸點1不與靜觸點接觸，則由于電容C5的充電使得或門G2的兩輸入端均為低電平，因此C2輸出高電平，于是G3輸出低電平，V5截止，電動機處于待機狀態(tài)。這樣使得該裝置具有失壓保護(hù)作用。

假設(shè)接通電源時，PK的動觸點l與下限靜觸點2接觸，給或門G：的輸入端施加高電平，由于C2、G3組成或非型RS觸發(fā)器，所以G，輸出高電平使三極管V2飽和，繼電器J驅(qū)動交流接觸器吸合，電動機開始運行。電動機開始啟動之后，隨著水位的上升，電接點壓力表的動觸點與下限靜觸點2分開，由于RS觸發(fā)器的記憶作用，G3將維持輸出高電平，電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

當(dāng)供水系統(tǒng)的壓力達(dá)到一定程度，電接點壓力表的動觸點1與上限靜觸點3接觸，G3輸入高電平輸出低電平，三極管V2截止、J釋放、電動機停止運轉(zhuǎn)。

萬一出現(xiàn)PK的1、3觸點之間接觸不良時，電動機運行超時保護(hù)即可發(fā)揮作用。其超時保護(hù)工作原理如下：在剛接通電源瞬間，由于C4沒有來得及充電，因此G4輸入高電平，輸出低電平，隨著電容C4充電的進(jìn)行，G4輸入端電位逐漸下降，當(dāng)下降到閾值電平以下時，C4輸出高電平，經(jīng)過二極管V3加到G3門的輸入端，C3門輸出低電平，電動機停止運行。當(dāng)G3輸出低電平后，C2輸出高電平，電容C4經(jīng)R4、V2放電，為下次電路動作做準(zhǔn)備。調(diào)節(jié)電位器W可以實現(xiàn)對限時保護(hù)的整定。由于CMOS集成電路具有很高的輸人阻抗，限時保護(hù)時間可達(dá)1個半小時以上。用戶可以根據(jù)供水裝置的特點進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)略大于正常電動機運行時間。

欠壓保護(hù)功能：正常運行時，三極管V6基極電位高于其發(fā)射極，因此V。

截止。出現(xiàn)欠壓，V6的基極電位下降。當(dāng)V6的基極電位下降到低于其發(fā)射極電位時，V6導(dǎo)通，使得三極管V7飽和，迫使C4輸入端輸入低電平輸出高電平，因而G3輸出低電平，三極管V5截止，J1釋放，電動機停止運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了欠壓保護(hù)。電路中由V5、V7、G4、G3、G2的多級放大作用，以避免繼電器J在臨界導(dǎo)通狀態(tài)出現(xiàn)觸點的抖動。增加欠壓保護(hù)的目的為了防止出現(xiàn)在欠壓時，接觸器的觸點因抖動造成跳火而損壞；也避免了在欠壓情況下，接觸器的鐵心未能吸合而導(dǎo)致吸引線圈過流損壞。

4．水位直接控制方案

水位直接控制既采用浸水電極直接檢測水位進(jìn)行控制。

電路如下圖所示：采用浸水電極直接控制時，C端開路。B、D端連接的電極分別與固定在不同高度兩電極連接，D端電極在上，B端電極在下。A端連接的金屬棒電極直接插入到液體之中，其位置處于B、D端連接的電極之間。當(dāng)液面低于B端所接電極的位置時（下限水位），G．輸入低電平、輸出高電平，于是C2輸出低電平，迫使G3輸出高電平，電動機開始運轉(zhuǎn)。

隨著液位的上升，當(dāng)B端所接的電極浸入水中，G．輸入高電平，輸出低電平，由于C2、G3組成的RS觸發(fā)器的記憶作用，G3仍維持高電平，電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)液面上升到D端所接電極位置時（上限水位），G3輸入高電平輸出低電平，電動機停止運轉(zhuǎn)。

電動機停止運行之后，液面開始下降，D端所接的電極離開液面，G2、G3均輸入低電平，在液面下降到B端所接的電極對應(yīng)的液位以上時，C3繼續(xù)維持低電平輸出狀態(tài)。當(dāng)液面下降到B端所接電極位置以下時，G1的輸入端電位由高電平變?yōu)榈碗娖剑蚨鳪i輸出高電平，迫使G2輸出低電平，于是G3輸出高電平，電動機再次啟動。

采用浸水電極控制同樣具有超時保護(hù)和欠壓保護(hù)功能。

5．結(jié)論

改進(jìn)后的雙位自動控制電路，雖然增加了雙位自動控制繼電器，但是與改進(jìn)之前的控制電路相比，省去了中間繼電器，所以幾乎沒有增加投資。通過前面的圖l與圖2的比較可知，采用該項技術(shù)后，雙位控制電路得以簡化，節(jié)省了線材。采用直接水位控制時，由于由浸水電極代替了電接點壓力表，可以大幅度的降低了控制電路的成本。由于本裝置具有良好的隔離作用及欠壓保護(hù)作用，其安全可靠性比傳統(tǒng)的雙位控制方式有很大的提高。

該裝置也可以用于雙位溫度控制及其他情況的雙位控制。