医用恒温水箱水位控制系统原理及维修

医用恒温水箱水位控制系统原理及维修

高文波

江门市人民医院  广东江门  529000

摘要：随着现在电子技术的发展，温度测量的利用在许多地方都有比较大的发展空间，许多质量好而且便宜的温度传感器被设计开发，在温度检测控制和测量方面得到了较大的应用。温度、压力、液位和流量是四中最常见的过程变量，其中温度是一个非常重要的过程变量。因此国内外对恒温水箱的研究越来越深入，恒温水箱的用途也越来越广泛，恒温水箱控制系统不仅促进了科技的发展和医用使用，也提高了人民的生活水平。恒温箱控制系统的性能在很大程度上取决于对温度的控制性能，

关键词：恒温箱  传感器   水位控制系统

医用恒温水箱，儿科尤其是新生儿科的一种设备，我们常称暖箱。那些刚出生的宝宝如早产的低体重的出生时窒息的宝宝通常需要放到暖箱里。在里面可以营造一个接近子宫的温暖环境，减少刚出世宝宝对外界环境的不适应，在里面只需要穿一件内衣，方便我们观察呼吸心跳等生命指征，还可以在里面做治疗。

一、系统结构原理

1.1自动控制系统的组成

(1)自动控制系统由控制对象和制动控制设备组成。即由控制对象、传感器、控制器和执行器所组成的闭环控制系统。（2)所谓控制对象是指所需控制的机器、设备、或生产过程。(3)被控参数是所需控制和调节的物理量或状态参数化，即控制对象的输出信号，如房间温度、水箱水位。(4)被控参数的预定值(或理想值)称为给定值(设定值) 。给定值与被控参数的测量值之差称为偏差。(5)扰动是指除给定输入之外，对系统的输出有影响的信号的总称。(6)传感器是指把被控梦数成比例地转变为其他物理量信号(如电阻、电势.电流、气压、位移)的元件或仪表，如热电阻、热电偶等，如果传感器所发出的信号与后面控制所要求的信号不一一致时，则需要增加一一个变送器，将传感器的输出信号转换成后面所要求的信号。(7)控制器是指将传感器送来的信号与给定值进行比较，根据比较结果的偏差大小，按照预定的控制规律输出控制信号的原件或仪表。(8)执行器是动力部件，它根据控制器送来的控制信号大小改变调节阀的开度，对控制对象施加控制作用，使被控参数保持在给定值。

故障现象:一台汕头产医用电子恒温三用水箱出现低水位误报警:接通电源开关，低水位报警灯一直亮，蜂鸣器一直响。

检修过程:查看箱内水位，明显已超过水付传感器(箱内左右各1个)，用砂纸打磨水位传感器柱体后开机,故障依旧。用万用表测得两个水位传感器在空气中对地阻值均为无穷大，在水中对地阻值大约为4kΩ，初步判断水位传感器性能正常,问题可能出自水位控制部分。

1.原理分析：打开机器拆出电路板，按图索骥得到水位控制部分电路图(如附图)。经分析发现该机水位检测信号是由四运放LM339电压比较所得。市电220V经变压、整流、滤波,经LM7805和LM7905分别稳压至+5V和-5V，为LM339提供正负电源,其中一路+5V经R45(47 kΩ)和R63（47kΩ） 分压得约2.5V分别接至LM339的⑤、⑦两脚，即两个运放的同相输入端，另一路+5V经R59(180kΩ)、R62( 100 kΩ)和R60( 180kΩ)、R64(100 kΩ)分别接至LM339的④⑥两脚，即前两个运放的反相输人端。两个水位传感器一端分别同R59与R62节点和R60与R64节点相连，另一端接地。如果箱内水位未盖过水位传感器,传感器对地电阻无穷大，则两运放反相输人端④⑥两脚电压(+5V),高于同相输人端⑤、⑦两脚电压(2.5V)，①、②两脚输出低电平(-5V),三极管BG7(PNP型)导通， 蜂鸣器和水位报警灯报警;如箱内水位高于水位传感器 ,传感器对地电阻约为4kΩ,则两运放反相输人端④、⑥两脚约为0.1V (计算得5x4/(180+4)=[ 0.1V),低于同相输入端⑤、⑦两脚(2.5V),①、②两脚输出高电平(5V),三极管BG7截止,蜂鸣器和水位报警灯停止报警。

2.故障分析及排除：根据以上分析，如果要使蜂鸣器响.报警灯亮，三极管必然处于导通状态。 根据三极管导通条件(此三极管为PNP管)，由于发射极接高电平，集电极通过负载接负电平，要使其饱和导通，则基极(即LM339的①、②两脚输出)应为负电平。开机并加水至漫过水位传感器实测得⑤脚2.5V、⑦脚2.5V，④脚0.15V，⑥脚0.12V，①、②两脚输出为4.9V, 根据电压显示，LM339运行正常，而三极面管BG7如果正常，则应处于截止状态，但现在蜂鸣器和报警灯亮，则可断定三极管损坏。取下三极管,换上同型号的三极管后开机、运行正常。

参考文献

[1]《自动控制原理》梅晓榕主编2007年2月第二版

[2]《自动控制原理》唐育正主编2008年7月第一版 .

[3]《制冷与空调装置自动控制技术》杜存臣主编2008年第一-版

[4]《水箱水位控制系统》高永德主编