[通用技术必修 技术与设计2] 几种自动液位(水位)控制的方法介绍.doc

上教考资源网 助您教考无忧几种自动液位（水位）控制的方法介绍在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以归纳为一般的反馈控制方式，如下图所示，它们的主要区别在于检测液位的方式、反馈形式，以及控制器上的区别。1、机电控制式水位控制下图是这种控制方式的结构示意。漂浮在水面上的浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机构”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程为：“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作；位移开关控制电机的转动；电机驱动水阀门。这种控制方式结构比较复杂，但可以对大型蓄水装置进行控制，因此常常应用于工农业生产中。2、全机械结构的水位控制方式家用抽水马桶是典型的全机械结构水位控制，以下是原理示意图：当用户进行冲水操作之后，蓄水箱的水被排空，浮球下降，这个信号通过连杆机构传递给进水阀门，使进水阀门开启，对蓄水箱补水；随着水量的增加，浮球逐步上移，直至达到设定的某个水位时，正好能够关闭进水阀，停止进水。由此可见，在这种水位控制系统中，浮球=水位检测器（传感器），连杆机构=控制器，水位的“给定量”通过进水阀门与连杆机构的相对位置来设定。3、古老的水位控制山区坡地种植水稻与平原不同，需要依山修筑层叠而上的梯田。这种梯田结构至少有两个作用：其一，保持每一块田地都是平面，以便于耕作，其二，灌溉的水源从最上层引入，逐层注满后又逐层向下浇灌，因此，当水量充足时，只要每一层田埂上的排水口高度合适，就可以确保每块田地中的水位高度适中。其中的水位控制是自动的开环控制方式。如果水源的水量不够充裕，就需要通过人工控制的方式，以最小的耗水量，维持水位的适中。水量调控过程如下：由于每日的蒸发量不同、水稻生长的耗水量也不同（干扰因素），耕作者对底层出水量的观察（检测），判断梯田的整体供水状态（反馈、比较、控制），调整顶层入水量就可达到调控目的。这时就成了一个闭环的人工水位控制系统。4、最简单的自动水位控制装置在工厂化的家禽饲养中，由于饲养的的空间很小，家禽密度很高，饮水槽不可以做的很大，否则将被家禽践踏而使引水受到污染。但又要保持有充足的水量，不断的自动补充新鲜的饮水。解决这个矛盾的办法就是需要一套自动水位控制系统，使得很小、很浅的饮水槽中始终有水而且水位维持不变。这个水位控制系统其实非常的简单，基本结构如下图所示由于蓄水桶上方密闭的空间气压比外界大气压强低，所以能够保持蓄水桶中的水位高于水槽中的水位，当水槽中的水被饮用之后，外部的空气将通过蓄水桶的下方桶口进入到桶上方的密闭区域中，降低了密闭区的压强，蓄水桶中的水位降低，补充了水槽中的水，直至水槽中的水平面高过蓄水桶下方的桶口。这个水位控制系统，非常可靠，而且极其简单，似乎没有如前所述的检测装置和反馈环节？其实，这个系统巧妙地利用了空气压力的变化作为“检测信号”，蓄水桶下部桶口的边缘高度就是水位的“给定量”； 进入到桶上方的密闭区域中的空气就是“反馈信号”，通过空气的反馈，达到控制水位的目的，非常巧妙的设计。5、启示：以上给出的几种常用的水位控制方