报警器的组成水位报警器的组成见图1。其主要组件为2个工作点稳定的直流放大器、1个蜂鸣器及2个小功率继电器。图1 水位报警器的电路组成示意图2个放大器中的晶体管的基极b、集电极c间各联接一个由相互绝缘的双金属片组成的探头s1和s2，s1和s2分别固联于水箱的顶部及底部。接于晶体管BG1上的继电器J1之触点为常开触点。接于晶体管BG2上的继电器J2之触点为常闭触点。蜂鸣器一端联接于电源正极，另一端与继电器J1,J2的两触点相联。1.2 报警器的工作原理报警器工作过程参照图1。当水箱水位处于水箱注满水的位置a-a处时，由于水的导电作用，使探头s1导通，晶体管BG1有基极偏压产生，从而产生基流Ib1，经BG1放大后形成集电极电流Ic=β1Ib,β1为BG1管的电流放大系数，此电流流经继电器J1使其常开触头闭合，电源Ec电流流经该常开触头、蜂鸣器，蜂鸣器工作，告示水箱水已充满。当水箱水位处于a-a位置以下而高于水箱水已放尽的b-b位置时，触头s1不导通，晶体管BG1失去偏压而不工作，继电器J1无电流流过，其常开触头断开，无电流流过蜂鸣器，于此同时，由于触头s2处于液体内而导通，晶体管BG2有偏压存在而导通，产生集电极电流Ic2，流经继电器J2使其常闭触头断开，亦无电流流经蜂鸣器，故蜂鸣器不工作。当水位低于b-b位置时，晶体管BG1仍处于截止状态，而晶体管BG2由于触头s2不导通,无偏压存在，亦不工作，继电器J2断电,其常闭触头闭合，电源Ec电流流经该触头、蜂鸣器，蜂鸣器工作，告示水箱水已放尽。综上所述，当水箱水注满使水位处于a-a位置时，蜂鸣器工作;当水箱水放尽使水位处于b-b位置以下时，蜂鸣器亦工作，否则，蜂鸣器不工作，实现了高低水位的报警。2 元件及有关参数的选定2.1 电源及执行元件的选定施水播种机的配套动力为小四轮拖拉机，该类动力机一般不配置蓄电瓶，为应用方便，放大器电源选为6V，相应地选用6V或小于6V的电子蜂鸣器，5V继电器。已选用的继电器动作电流为32 mA，内阻为76 Ω。2.2 放大器元件参数的选定由于2个放大器工作状况完全相同，故电路元件参数也就完全相同。以下仅对晶体管BG1构成的放大器(图2)的元件参数进行计算选定。图2 电路设计计算图初选晶体管BG1型号为3AX31B，其相关参数为：集电极允许电流Icm=125 mA，集电极最大允许耗散功率Pcm=125 mW，电流放大系数β=50～65〔1〕。根据电路结构，综合考虑继电器的动作电流值、电路功耗及电源电压下降会引起集电极电流Ic降低诸因素，取晶体管BG1集电极设计电流Ic=34 mA。按照参考文献〔2〕所述的电路设计方法，选定晶体管BG1的基极偏压Ub=-2 V。考虑到Ic》Ib及Ie=Ic-Ib(Ie意义见图2)，故有Ie≈Ic。由图2，有：
Ie=(Ube-Ub)/Re
(1)式中，Ube为晶体管BG1基极与发射极间电压，其值常为-0.2～0.3 V。以下计算取Ube=-0.2 V。由(1)式解得：
Re=(Ube-Ub)/Ie≈(Ube-Ub)/Ic=(-0.2+2)V/34 mA=50 Ω取β=55,则基极电流Ib为：Ib=Ic/β=34 mA/55=0.62 mA取I1=5Ib〔3〕(I1意义见图2),则：I1=5×0.62 mA=3.1 mA因为Ib《I1，由图2有：
R1+R2=Ec/I1
(2)
I1=Ub/R1
(3)代｜Ec｜=6 V,I1=3.1 mA,｜Ub｜=2 V于(2)，(3)式，解之得R1=0.65 kΩ,R2=1.3 kΩ。晶体管功耗Pc验算如下：
Uce=Ec+IcRc+IeRe≈Ec+Ic(Rc+Re)(4)式中，Rc为继电器内阻，其值为76 Ω。代Ec=-6 V，Ic=34 mA及Re=50 Ω于式(4)，解得Uce=-1.72 V,所以Pc=IcUec=34 mA×1.72 V=58 mW＜Pcm=125 mW。以上计算中，选用β=55，若所选晶体管β值不为55，放大器的工作性能基本不变。这是因为此处所采用的放大电路中，Ub是固定的，进而Ie,Ic也是稳定的，与晶体管的参数如β,Ubc等几乎无关。这样不仅可换用同类不同批的管子，放大器的工作点基本不变，且电路工作性能很少受温度变化的影响。 |
