桥洞积水水位警报器

赵耕新 李勇杰 罗康 欧俊臣 张朝民

摘要：为了让行人了解桥洞积水的深度，本文设计了一个报警器，报警器包括五个模块：电源模块、传感器、放大电路、信号比较模块、报警模块，利用放大电路和比较电路将传感器的输出信号经过放大电路后进入比较电路进行信号比较，利用液位变送器实现了报警功能。该警报器可以在积水水深到达一定深度时发出警报，从而让行人意识到危险。

关键词：液位变送器 比较电路 压力传感器

中图分类号：TM763 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0170-01

1 引言

当前，许多城市的桥洞、隧道在遇到大雨时由于地势低，排水系统堵塞或水流太大来不及排水就会产生严重的积水，积水的深度到一定程度时会造成通行车辆的熄火和损坏，甚至会照成车毁人亡，2014年11月成都龙泉驿隧道积水致一小车熄火 车内两人被困；2012年7月北京一高速严重积水路段车被淹，造成3人遇难。造成事故的主要原因是开车司机通过桥洞时不知道隧道内积水深度，误以为车辆通过没有问题。如果在隧道外有一个水深报警装置，对积水达到一定的深度进行报警则可避免许多意外的灾难。

2 设计方案

投入式静压液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅的压阻效应，将静压转成电信号。设计一个放大电路将传感器收集的信号进行放大，然后模拟转化，实现信号传输，最后连接报警电路实现自动报警。

报警器分为五个模块：（1）电源模块。（2）传感器。（3）放大电路。 （4）信号比较模块。（5）报警模块。传感器采用扩散硅压阻式压力传感器，放大电路输出电压值故信号比较模块采用了双限电压比较电路。报警电路采用继电器与蜂鸣器实现，功能流程如图1下所示。

2.1 根据传感器的特性设计需要的放大电路（如图2所示）

2.2 报警原理

采用LM393专用比较器芯片的集成电路，对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极性。根据实验需求，设定阈值电压在大于设定的电压的时候电路报警（使用蜂鸣器）。利用继电器具有开关的作用，电路在高电平时继电器常开端口闭合，蜂鸣器震动实现报警。

（1）当比较器引脚输出高电平时，三极管饱和导通，+5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，继电器的常开触电闭合，相当于开关闭合。

（2）当比较器的IO引脚输出低电平时，三极管截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管的保护作用。

3 结语

制作了一个水位警报器，该警报器是采用液位变送器作为信号采集，通过放大电路处理采集的信号，再通过信号比较模块将测量信号与预设值进行比较，通过调节电阻的方式来调节阈值电压，进而改变不同水位时的报警电压，该报警器实现了水深0～1m范围内任意设定的高度的报警。

参考文献：

[1]王杨.浅谈在民航甚高频通信中互调干扰的对策中国新技术新产品，2011，21（21）：19-19.

[2]张宗阳.基于厚膜工艺的不锈钢压力传感器设计与制造技术研究[D].华中科技大学，2012.