上面的元件中，电阻选择普通 的0805封装的片阻即可；电容选择普 通的J档的磁片电容；U1选择市场上 最常用的运算放大器：LM358，价格 低，购买方便；Q1选择普通的PNP型 三极管：MMBT2907，也可以再一次进行选择其 他型号的通用PNP三极管；K1可根据 实际需要的触点容量选择2常开2常闭 功率型继电器即可。高频变压器T1

  探针容易腐蚀结垢而损坏、加热管漏 电造成水位控制器永久损坏这些缺 陷，笔者利用二通道运算放大器和小 型高频变压器电磁感应原理设计了一 种新型的水位控制器，其原理如图2 所示。双通道运算放大器U1的A通道 运用运算大器的基本原理产生AC 9V 1kHz的正弦波，通过电容C2耦合加 载到高频变压器T1的原边上。高频变 压器的副边直接接到水位探针上，这

  大于参考电压Vref，从而比较器U1输 出高电平，打开三极管Q1，使继电 器K1得电闭合。继电器K1的一组常 开触点闭合驱动电加热管，常闭触点 断开注水泵停止注水；继电器K1的 另一组触点只用了常开触点，当K1 打开后，这组常开触点闭合，使得低 水位探针电极EL也接入到工频变压 器变换出来的交流电源电路中。随着 蒸汽的消耗，水位慢慢降低，当水位 降到EL探针以下时，EC和EL、EH之 间交流回路断开，从而使得V1远远小 于Vref，比较器U1输出低电平，Q1关 闭，继电器K1断开，使得注水泵开始 注水，电加热管停止加热。随着水位 慢慢上升到达EH高水位探针后，继 电器K1又闭合。如此往复循环，实现 对电加热蒸汽发生器的全自动控制。

  由于这种常用的电子式水位 控制器加在水位电极探针上面是 AC8～24V、50Hz的正弦波，电极切 换时间慢，形成电解水效应，长时间 使用后，不仅腐蚀水位探针，而且探 针上容易结垢，这样使用一段时间后 就必须更换探针。另一方面，由于电 热蒸发器是采用AC220V/380V交流电 直接加热放到水里的电加热管，从图 1所示可以看出，探针上面的电信号 直接连接到内部的比较器U1，所以一 旦加热管漏电，那么高电压就直接进 入到内部的IC芯片――U1，造成水位 控制器不可逆损坏，使得整个蒸发器 无法工作。本文提出了一种可以解决 以上二个常规水位控制器缺陷的新型 水位控制器设计方案。

  摘要：本文设计了一种基于运算放大器的新型的水位控制器，该水位控制 器利用变压器的电磁变化和传导原理，实现了对电热蒸汽发生器水位的完 全隔离的自动检测、报警、控制。实际使用证明：该控制器性能稳定，性 价比高，使用方便，可以应用到各种电热蒸汽发生器上面，具有广泛的应 用前景。本文网络版地址： 关键词：蒸汽发生器；运算放大器；水位控制器；变压器 DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.9.013

  没有固定的型号，笔者结合实际应用 经验，联系变压器厂家定做的微型变 压器，定制变压器只要参数满足， W1：W2＝1：1，Q＝40，L=10H左 右即可。

  控制器，与传统常规的水位控制器相 比，设计方案独特、巧妙。不但避免 水位探针易腐蚀、结垢，电热管漏电 容易损坏内部IC的缺陷，而且成本 低廉，体积小巧安装方便。该设计方

  图3 纯PSR和PSRSSR解决方案的性能 的动态响应以及更低的待机功耗。 及其谐波干扰导致的触控面板故障 FAN302HL解决方案还具有固定开关 问题。FAN302UL具有更高的频率变 频率特性，有助于解决100kHz噪声

  张振守 济南正平自动化设备有限公司（山东 济南250101） 王鹏飞 山东新华医疗器械股份有限公司（山东 淄博255086）

  要IC仅使用一个 双通道的运算放 大器U1，而且使 用的高频变压器 功率很小，线mm，所 以整个水位控制 器体积小巧，成 本非常低廉。

  张振守：（1978-），工程师，主要从事医疗设备电子控制技术的研究和开发。

  利用电力加热电阻丝产生的热能把水 加热成蒸汽的机械设备，广泛应用在 医疗、食品、服装众多行业。水位控 制器是蒸汽发生器的中枢神经系统， 电子式水位控制器通过三根高低不一 的水位电极探针来检测水位，从而控 制注水泵的供水和电加热管系统的加 热。常规的电子式水位控制器的大致 原理如图1所示，采用市电AC220V通 过一个低频变压器变压产生AC18V左 右、50Hz的交流电源，串接整流桥 后加载到水位探针EC和EH的二端， 当水位到达高水位探针时，由于水具 有导电性，相当于在EC和EH探针间 串接一个大约4k～40kΩ的电阻，这 样整流桥电路构成回路，使得电压V1

  案的新型水位控制器大量应用在高温 蒸汽灭菌器设备的电热蒸汽发生器上 面，运行稳定可靠，长期工作后没有 发现探针腐蚀、结垢的现象，也没有 发生水位控制器本身烧毁的故障，实 际使用情况证明这种新型的水位控制 器能适用于各种电热蒸汽发生器。

  参考文献： [1]LM358 Data Sheet ational Semiconductor [2]马场清太郎.运算放大器应用电路设计.科学出版社,2007 [3]张占松.高频开关变换技术教程.机械工业出版社,2010 [4]中华人民共和国医药行业标准―医用蒸汽发生器YY07912010.中国标准出版社,2011 [5]李荻.电化学原理.北京航空航天大学出版社,2008 [6]黄国明.电子式水位控制器的原理和检修.家电维修,2010(1)

  时，相当于变压器T1副边二端开路， 从而使得V1的电压大幅度下降小于 Vref，输出高电平，关闭Q1，继电器 K1断开。这样连续循环，实现对电加 热蒸汽发生器的全自动控制。

  从图2能够准确的看出，该水位控制器 内部的电路通过高频变压器和电热蒸 汽发生器里面的水位电极探针完全隔 离，这样即使蒸汽发生器的电加热漏 电，也不会传导到水位控制器内部的 电路中烧坏集成电路芯片，水位继电 器仍然能正常工作。利用运算放大器 产生的高频信号源，通过高频变压器 T1加载到水位探针两端，由于频率 高――1kHz，而且二个水位探针上面 的电极性快速切换，所以常时间使用 不会发生电解水现象，水位探针不会 结垢和电化学腐蚀。该水位继电器主

  样就使得水位探针和水位控制器内部 电路完全隔离。运算放大器的B通道 用于电压比较器，用于比较电压V1和 参考电压Vref，当V1大于Vref时，输 出低电平，打开Q1，使继电器K1得 电闭合；当V1小于Vref时，输出高电 平，Q1关闭，使继电器K1断开。

  当水位慢慢上升到水位探针EH 时，相当于在变压器T1副边绕组二 端由原来的开路状态变成了接入一个 4k～40kΩ左右的电阻，由于变压器 T1的电磁效应，使得副边的电路阻抗 变化传导到原边，从而使得V1的电压 大幅度升高大于Vref，输出低电平， 打开Q1，使得继电器K1闭合，继电 器K1的常闭触点断开停止注水，常开 触点闭合开始加热；随着水位的慢慢 下降，当水位到达低水位探针EL以下