震荡比较电路 -- 水位探测

作者： 边城量子 ( shihezichen@live.cn )

电路图

工作原理

1. 供电电路原理

外部+5V电压通过H1接线端子接入，通过C1和C2进行滤波后，提供到+5V标签和GND标签。

2. 基准电压电路原理

+5V电压通过R5和R6两个电阻分压后，得到基准电压VREF。通过R5、R6的电阻值可以得到VREF的值为 VREF= $+5V \times \dfrac{2.2}{4.7+2.2} = +1.59V$

3. 震荡电路原理

• U1.A 以及外围元件组成一个多谐振荡器，工作在放大比较状态。R1和R2对5V进行分压，R3为正反馈电阻，共同作为同相输入U1.A的3脚的基准电压V+; 反向输入端2脚 V-取自R4、C3组成的积分电路的C3两端。
• V+与V-进行比较，决定了输出端SIG电压的高低。由于C1不断在正反两个方向充电和放电，是的V-的电压周期性的大于V+和小于V+，因此输出的SIG电压也就不断在高低电平间反转，这样就产生了系统所需的震荡信号SIG。
• 详细的震荡原理待进一步深入分析

4. 比较电路原理

• 此电路包含整流滤波和电压比较两部分。
• C5为耦合电容，D1和D2整流，C7滤波，在R7上形成整流滤波后的电压作为U1.B的反相输入端电压。
• 同相输入端电压由基准电压VREF提供。U1.B的同相输入端电压V+、反相输入端电压V-进行比较，若V+大于V-，则7脚输出高电平；反之输出低电平。
• H2外界水位传感器，当水位较低时，H2开关开路，R7上无电压，即6脚V-为0，而5脚V+由VREF而来，大于6脚V-，此时U1.B的7脚输出高电平，此时表示低水位的绿色LED2指示灯发光；
• 当水位上升达到阈值时，H2开关接通，SIG信号经C5耦合和D1、D2整流、C7滤波在R7上形成电压作为U1.B反相输入端电压。此电压大于U1.B同相输入端电压，因此U1.B的7脚输出低电平，LED2熄灭，表示高水位的红色LED1发光。

5.驱动电路原理

• VIN信号经R10限流进入Q1基极，当VIN为高电平时，Q1导通，代表驱动电路导通的蓝色LED3发光，继电器4、3脚线圈上有电流流过，继电器吸合，1、5脚连通；
• 当VIN为低电平时，Q1截止，继电器断开。