应用MC1413集成电路实现水塔自动供水

赵全起
(唐山市新区污水处理厂)

　　唐山市新区污水处理厂地处郊区，厂区给水使用自备井，有水塔一座。原水塔采用浮标式水位计实现自动上水，因其是机械控制，在使用过程中存在以下缺点：
　　① 浮标的滑轨需要经常润滑加油，以利于浮标能灵活升降；
　　② 连接浮标的钢丝绳存在磨损，需定期更换；
　　③ 铁制浮标存在因锈蚀而漏水问题；
　　④ 行程开关存在触点电蚀问题；
　　⑤ 以上问题均需上塔顶维修，存在安全隐患。
　　为解决上述问题，应用MC1413集成电路实现水塔自动供水，经实际安装运行，效果令人满意。

1 基本原理

　　MC1413集成电路为七达林顿结构非门，具有集成度高、性能可靠、静态功耗电流低、抗干扰能力强等优点，其工作电压范围3～18 V，输出电流200 mA。由于输入阻抗高，故输入电流在1 μA以下。最高时钟频率可达10 MHz。利用MC1413集成电路检测水柜(贮水池)中水的电阻值，通过执行机构形成简单的"0-1"装置来控制深井泵电机的停启，使水塔贮水池的水位控制在预定范围(A、B两点)之间。

2 执行方案

　　具体执行方案如图1所示。首先在水塔的贮水池中安装三个电极，分别为低水位电极A、高水位电极B和公共电极C 。C安装在水塔贮水池的底部，长期淹没在水中，A安装在略高于C 20～30 cm的位置，以保证供水的连续性；B安装在贮水池的上部，溢流管以下。
　　当贮水池水位低于A时，因C与A之间无水，控制电路部分检测到的电阻值为无穷大，执行机构吸合继电器J₁，启动深井泵向水塔供水。
　　当贮水池水位超过A时，控制电路虽检测到了电阻，将J₁接点释放，但因电路中ZJ₁₀有自锁装置，已经自锁。因此，供水继续进行。直到电路检测到B与C之间的电阻值由无穷大变到一定数值(趋近于0)时，将通过执行机构吸合继电器J₂，切断ZJ₁₀，从而关闭水泵停止供水。
　　电路继续检测到A与C之间的电阻为无穷大时，深井泵启动，从而保证了供水的连续性。

3 控制系统的特点

　　① 控制电路的检测部分所用元件为1413集成电路，驱动能力很强。它不但能直接驱动JRX-1000型小型继电器，而且能够同时检测到电阻的变化，从而简化了外围电路，与用晶体管组装的装置相比，故障率极低。这一点已被实际运行所证实。
　　② 电路解决了继电器触点电蚀问题。在触点两端并联上电容器C₁和C₂，利用电容两端电压不能突变的原理，防止产生电火花及触点粘连现象。
　　③ 电路中的稳压二极管D₁、D₂防止继电器J₁、J₂产生反向高压击穿MC1413集成电路，起保护作用。
　　④ 电路中设置了检修开关，当自动供水系统出现故障时，可由自动转为手动，能够由QA、TA两个按钮实现深井泵停启。

4 需要说明的几个问题

　　① 变压器的功率应在50 W以上，以防变压器长期带电，自身电损太高，发热烧毁。
　　② 作为电源用的LW7812不仅有稳压作用，还有过流自动保护功能。
　　③ 在机械设备方面，一定要定期检修，不能因为实现了全自动控制而忽视了这方面的维护。

5 结论及建议

使用MC1413集成电路实现水塔自动供水，2年来没发生任何问题，运行效果良好，减少了高空作业量，节省了大量的人力、物力。
① 用MC1413集成电路实现水塔自动供水，投资小、成本低、使用方便。很多城镇、企事业单位有自备井，其水塔自动供水均可试用本系统。
② 该系统还可应用于污水处理厂的集水井、格栅井等处，也可应用于其它工业生产工艺中的液位控制。
③ 建议此系统还可做成多极液位指示计，对一个或多个液位进行指示或报警。

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　　作者通讯处：064000 唐山市新区污水处理厂
　　(收稿日期 1998-07-25)