趙耕新 李勇杰 羅康 歐俊臣 張朝民

摘要：為了讓行人了解橋洞積水的深度，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警器，報(bào)警器包括五個(gè)模塊：電源模塊、傳感器、放大電路、信號(hào)比較模塊、報(bào)警模塊，利用放大電路和比較電路將傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過放大電路后進(jìn)入比較電路進(jìn)行信號(hào)比較，利用液位變送器實(shí)現(xiàn)了報(bào)警功能。該警報(bào)器可以在積水水深到達(dá)一定深度時(shí)發(fā)出警報(bào)，從而讓行人意識(shí)到危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：液位變送器 比較電路 壓力傳感器

中圖分類號(hào)：TM763 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）07-0170-01

1 引言

當(dāng)前，許多城市的橋洞、隧道在遇到大雨時(shí)由于地勢(shì)低，排水系統(tǒng)堵塞或水流太大來不及排水就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的積水，積水的深度到一定程度時(shí)會(huì)造成通行車輛的熄火和損壞，甚至?xí)粘绍嚉送觯?014年11月成都龍泉驛隧道積水致一小車熄火 車內(nèi)兩人被困；2012年7月北京一高速嚴(yán)重積水路段車被淹，造成3人遇難。造成事故的主要原因是開車司機(jī)通過橋洞時(shí)不知道隧道內(nèi)積水深度，誤以為車輛通過沒有問題。如果在隧道外有一個(gè)水深報(bào)警裝置，對(duì)積水達(dá)到一定的深度進(jìn)行報(bào)警則可避免許多意外的災(zāi)難。

2 設(shè)計(jì)方案

投入式靜壓液位變送器是基于所測(cè)液體靜壓與該液體高度成正比的原理，采用擴(kuò)散硅的壓阻效應(yīng)，將靜壓轉(zhuǎn)成電信號(hào)。設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路將傳感器收集的信號(hào)進(jìn)行放大，然后模擬轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，最后連接報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

報(bào)警器分為五個(gè)模塊：（1）電源模塊。（2）傳感器。（3）放大電路。 （4）信號(hào)比較模塊。（5）報(bào)警模塊。傳感器采用擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器，放大電路輸出電壓值故信號(hào)比較模塊采用了雙限電壓比較電路。報(bào)警電路采用繼電器與蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，功能流程如圖1下所示。

2.1 根據(jù)傳感器的特性設(shè)計(jì)需要的放大電路（如圖2所示）

2.2 報(bào)警原理

采用LM393專用比較器芯片的集成電路，對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出高電平或低電平電壓，據(jù)此來判斷輸入信號(hào)的大小和極性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，設(shè)定閾值電壓在大于設(shè)定的電壓的時(shí)候電路報(bào)警（使用蜂鳴器）。利用繼電器具有開關(guān)的作用，電路在高電平時(shí)繼電器常開端口閉合，蜂鳴器震動(dòng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

（1）當(dāng)比較器引腳輸出高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，+5V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，繼電器的常開觸電閉合，相當(dāng)于開關(guān)閉合。

（2）當(dāng)比較器的IO引腳輸出低電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則可以通過二極管釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)其他電路的干擾，這就是二極管的保護(hù)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

制作了一個(gè)水位警報(bào)器，該警報(bào)器是采用液位變送器作為信號(hào)采集，通過放大電路處理采集的信號(hào)，再通過信號(hào)比較模塊將測(cè)量信號(hào)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，通過調(diào)節(jié)電阻的方式來調(diào)節(jié)閾值電壓，進(jìn)而改變不同水位時(shí)的報(bào)警電壓，該報(bào)警器實(shí)現(xiàn)了水深0～1m范圍內(nèi)任意設(shè)定的高度的報(bào)警。

參考文獻(xiàn)：

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