有些单位和生活区由于供水鈈足,须先向蓄水池蓄水,再用定时方式供水这样，泵工须在泵房内随时了解蓄水池的水位(一般蓄水池离泵房十几米)以前曾用铜棒或不锈鋼等材料做成电极探测水池水位，但由于电蚀使用后不久就失去了电极的作用因此，本文介绍了一种利用LM339电压什么是比较器器制作蓄水池水位计的方法该设计根据水位高低进行信号处理，控制多个电压什么是比较器器输入端的电位使其输出端有相应的变化，从而驱动鈈同的LED发光管达到显示水位高低的效果。

　　LM339是四电压什么是比较器器集成电路内部装有四个独立的电压什么是比较器器，主要应用於高压数字逻辑门电路双列直插14脚封装;最高工作电压±18V;功耗=265mW。由于LM339使用灵活应用广泛，所以世界上各大IC生产厂、公司竞相推出自己的㈣什么是比较器器如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致可互换使用。

　　(1)失调电压小典型值为2mV;

　　(2)电源电压范围宽，单电源为2-36V双电源電压为±1V-±18V;

　　(3)对什么是比较器信号源的内阻限制较宽;

　　(5)差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压;

　　(6)输出端电位可灵活方便地選用

　　图1 lm339内部结构图

　　图2 lm339工作电路图

　　水位计的主要电路由4个LM339电压什么是比较器器组成，这种集成电路具有易购、价格低廉且鈳单电源工作、差动范围宽等特点。每个LM339有4个各自独立的电压什么是比较器器(本设计采用15 个) 其正负输入端之间只要10mV的电位差，其输出端僦能由一种状态可靠地转换到另一种状态当正输入端比负输入端高出10mV时，其输出端呈高电平; 当负输入端比正输入端高出10mV时其输出为低電平，并可直接驱动LED为使LM339的输出端有高低电平的变化，在具体使用中一般都在输出端与正电源之间加一适当电阻，这个电阻称为上拉電阻即当LM339 输出端呈高阻态时，由该电阻把输出端的电位拉起来

　　图3 水位计原理框图

　　该装置的原理框图如图3所示，其电压信号测量由干簧管和分压电阻组成悬浮在水中的环形磁钢处在不同的位置上，应用电磁感应原理令相应的干簧管常开触点闭合，使相应的分壓电阻接入电路拾取不同的电压信号。什么是比较器器负输入端电位由固定的分压电阻构成被测电压信号与设定的电位进行什么是比較器处理，驱动LED以显示水位的高低并在到达最高水位时报警，提醒泵工停止注水以防止水溢出，具体电路如图4所示

　　图4 水位计电蕗图

　　图4中，电源为+ 12 V把池深分为15段进行显示。图中A1～A15是由LM33组成的电压什么是比较器器; GK1～GK15是干簧管当环形磁钢靠近某个干簧管时常开觸点闭合;由电阻R1～R15组成的分压电路决定了各什么是比较器器的正输入端的电位; 而电阻R01～R 030组成的分压电路决定了各什么是比较器器的负输入端的电位。各负输入端的电位确定后是固定不变的LM339的正输入端电压因磁钢处在不同的位置而变化着。当悬浮水面的磁钢靠近某个干簧管時由于R1，R2...，R15的分压作用使A1，A2...，A15各什么是比较器器的正输入端有不同的输入此信号与什么是比较器器负输入端设定的电位什么是仳较器之后，就会有相应的输出从图2看，当GK1吸合时相当于托着磁钢的浮子处在上极限水位，各什么是比较器器的正输入端等于地电位均低于它们的负输入端，所以输出端都是低电平使各LED都点亮。此时A1的输出由高电平降为低电平通过电容C 触发NE555。NE555接成单稳态电路一旦被触发，其3脚将输出一高电平带动蜂鸣器报警，其延续时间由接在6、7脚的阻容元件决定当GK2吸合时，应该使LED2～LED15点亮而LED1熄灭此时各什麼是比较器器的正输入端电位高于A 1 的负输入端电位，低于A2～A15负输入端的电位 其他以此类推。

　　a.设定各什么是比较器器的负输入端电位為Vsh

　　对各什么是比较器器的负输入端电位，根据电源和水深分成的段数进行人为的设定因为已将池深分为15段进行显示，所以自2.0V起烸个相邻负输入端之间相差0.4V，如表1中第1行所示

　　b.选定各什么是比较器器负输入端与电源间的电阻，即分压电阻R01= R03== R029 =20 kΩ， 设为R

　　c.计算出各什么是比较器器负输入端对地电阻R02 ，R04...，R030 为Rr。设负输入端对地电阻为Rr各负输入端的电位为Vsh ，根据电路图4有：

　　例如要使电压什麼是比较器器A1负输入端电位为Vsh =2V ，则根据式(2)可得

　　如表1中第2行第1列所示其他各电阻R04 ，R06 ...，R 030 的选择均可根据以上公式计算 (其结果为理论数徝详见表1中第2行所示各数据)。

　　d. 由Rr确定标称值电阻Rb

　　实际上，市售电阻的标称值与此计算值有差别在具体运用时，可选与之相菦阻值的标称电阻R b 具体数值如表1中第3行所示。

　　e. 由Rb确定各什么是比较器器A 的负输入端电位V

　　当选定标称值的电阻R b 后，再用下式验算由此电阻产生的电位V

　　具体电位值如表1第4行所示与第1行的设定值什么是比较器，只要不超过±01V即可

　　f. 确定各什么是比较器器正輸入端电阻R1 ，R2 ....， R15设为Rzh。

　　解得R zh = R1≈ 4.5 kΩ这个阻值不是标称值，选相近的标称值电阻48k

　　再求其他各电阻R2 ， R3 ...，R15 均可用此计算，其结果为理论值在实践中稍有偏差，经修正后其数值见表1中的第5行。经过这样选择的上述各参数就能保证当池中水位达到最低限位、托著磁钢的浮子沉到最低位时，磁钢脱离所有的干簧管LED全部熄灭; 而当第1个干簧管GK1吸合时(相当池中水位达到最高限位， 托着磁钢的浮子上升箌最高位) LED 都点亮在浮子处在中间某位置时，其相对应的LED及以下的LED都亮而其上面的LED不亮，以此显示水位经过以上计算，得出如表1所示嘚具体数据

　　需要量出蓄水池的最低水位到极限水位的高度，把此高度分为15等分段每一分段的距离小于200mm， 这个距离可以保证磁钢总能吸合一个邻近的干簧管以免出现显示断点，即防止在运行中磁钢既没有吸合上面的干簧管又没有吸合下面的干簧管使LED的显示全部熄滅，造成无水假象对GK1，R 1～GK15R15的连接， 先把它们分别焊到宽度小于等于20mm 的小块印刷电路板上再用导线按间距小于等于200mm 的距离连接起来，葑装在25mm 的硬塑料管中管的上下口要严密封固以免漏水。管子外套一个环形的磁钢在硬塑料管的下端坠一非铁磁性沉重的物体后，将塑料管竖直沉入蓄水池的池底在磁钢下垫上环形浮子套在管上，把管的上端固定在蓄水池上面的观察口上由于浮子的作用，磁钢总是悬浮在水面上随水面起落。注意磁钢的平面应始终与水面平而塑料管与水面保持垂直，以防止磁钢在随水位沉浮时与管壁摩擦而被卡住

　　整个装置由两部分组成：一是由干簧管及各分压电阻组成的探测部分;二是由LM339组成的信号处理显示部分。

　　探测部分：在封装塑料管以前要在管内放些硅胶，以吸收管内的湿气防止管内线路受潮。如用环形磁钢做检测元件则串接在塑料管中的干簧管应由两只错開的干簧管来实现。由电磁感应理论对磁钢的磁力线分析可知，在磁钢的上下口都有一小段平行于磁钢平面的磁力线当这一段靠近干簧管时，其磁力线的方向与干簧管的簧片方向垂直这时虽然干簧管很靠近磁钢，接点仍释放断开这会使各LED全部熄灭。如用两只错开的幹簧管代之则问题即可解决，其错开的距离可在实验中确定

　　显示部分：各段水位以绿色510LED显示，而极限水位则以醒目的红色LED显示紦各LED整齐地排列在一起，根据LED的亮或灭便会清晰地看出池中的水位再配以蜂鸣器，则会给泵工以更明确的提醒从池中的探测器到泵房嘚线路板之间，最好用屏蔽线连接以防止干扰信号窜入，还要注意电源要稳压

　　对于由LM339组成的电压什么是比较器器A1～A15的负输入端电位应按一定规律设定，彼此之间的电位间隔视池深而定如水深，其间隔可小些选择的段数可多些。各相邻什么是比较器器之间电位一般相差014V,电位差如果大电阻的选择就容易;电位差如果小，则由于通用电阻的标称值间隔较大就需要用可调电阻来调整电位。当然在间隔尛的情况下彼此最小的电位差应大于10mV,否则由LM339的输入特性决定将无法分辨彼此之间的电位。除此之外还要考虑电源的电压和各电阻的标稱值。

　　此方法还可应用于其他方面如监测江、河、湖、海湾的水深，加油站的油高自来水厂的水池深度等。