水电阻工作原理及如何液位计算液位？

基于单片机的水塔水位控制中的水位检测传感器，应该怎样做呢？或者应选择那样的水位传感器呢？~

首先要测量水位，就得用到相应的位置传感器，我看到有几位网友都有各自的见解，介于你想用自制的传感器，并且限于塑料膜、二极管和光敏电阻等材料所制造的传感器在精度和可行性上都不如现成的成品，如果这仅是实验的话当然无所谓了，但是用在相应的系统中或要求可靠工作时一定不能自制简易传感器！
下面我提供四种易于制作的方案：
一、红外反射计量
该计量方法易于制作，单片机部分的软件和硬件都很容易搞定，唯一不足在于其计量精度较差，是一组离散数据，不能连续采集水位信息，工作原理相见下图：

左上角的是红外发光二极管（如果该容器是密闭的不见光可用普通的发光二级管，如果在室外或在有光线的地方就的用红外发光二极管，在容器上端做好避光处理，不可用胶片类的东西做），然后上方的6个是接受元件（可用光敏电阻，但是建议使用红外光敏三极管），当水位在适当高度时，红外线发出的红外光经水面反射到达上方的6个感应器上（由于红外发光二极管是点光源，激发出的光线成放射状，当射到水面时即产生反射又产生折射，此时我们只是利用它所反射的光线，其中N是法线，入射角=出射角），单片机通过查询法或中断法判断当前水位，并经过相应处理显示到LED上或做其他工作等。在使用该种方案时要注意计算好发光二极管的的倾角，测量并控制好发光二极管射出角的大小，以上参数与该容器的长宽高有关，当相关参数测得后，用简单三角函数建立方程即可求解。

二、超声波垂直测距
该方案的特点是应用于水位较深的测量，缺点是数据更新慢（密闭容器内超声波的损耗小，消失慢，刷新的时间间隔就将变大），在单片机的控制方面要求单片机的速度快、响应快等。具体见下图：

容器上端的是超声波测距模块（主要有超声波换能器、及相关附属电路组成，在淘宝有卖现成的模块，并提供主流单片机的相关例程和子程序），中间黄色的是塑料版（主要为了提高反射性能）。其工作原理大致为：单片机控制测距模块发送一小段超声波（一般为8个周期、40KHz的载波）发送完成时等待超声波返回，当检测到返回时，测距模块给出中断信号，单片机检测、计算从发射到接收到信号的所用的时间，然后除以2，再乘以声速（340m/s）就得到了所测得的距离。（当然这一切都是有现成的子函数的，直接调用即可）

三、水位电阻（离散测量、线性测量）
该方案有两种具体措施，前者为用若干触点构成检测链，而后者只是用裸露的电阻丝。前者优点为准确度相对于后者高，而后者却易于制作，两者共同的优点是结构简单，而缺点是易腐蚀、生锈。具体见下图：

左图为离散测量，右图为线性测量。左图中的橙色短横线为检测用的金属片，最下端的接到电源一端（如图接正极），然后上面每个金属片都引出导线到相应放大电路（可用运算放大器自制、或者将单片机的输入脚置高阻，但是抗干扰能力大大下降），由于掺有杂质的水是导电的（世界上没有绝对纯净的水，所以水一般都是导电的）当放大电路检测到某个金属片与正极有漏电（有电流流过某个金属片）时，把该信号经放大给单片机，然后单片机进行处理。由图中的黄色竖直的矩形是电阻丝（线性的），当水没有没过该电阻时其电阻值不变，当有水没过一段电阻时（由于非纯水导电，相当于把没在水中的电阻丝并联一个电阻），此时总电阻值发生改变，通过相应放大测量电路测量水没前后总电流的变化即可计算出水位的高度，该测量方法最大的弊端就是其电流的大小受水质的影响，也就是说该方法仅限于测量水质稳定的水位，例如自来水等。

四、激光笔水平折射
该方案类似于第一种，经综合考虑由于第一种的计量方式为点光源，计算、测量有些难度，可以将点光源改为面光源——激光二极管（或者激光教鞭或者激光笔等），而接受端可采用普通的光敏电阻或光敏三极管等，详见下图：

不难看出与方案一有这差不多的地方，唯一的区别就在于光源和接收程序上，仔细观察，这里仅有一个感应器被触发，在编程时要注意，其优缺点与方案一相同，在此从略。

以上四种方案仅供参考，具体怎样设计必须给出详细的设计要求，如果有什么不懂的或我所阐述的有错误或疑问的请指出。

　　一、太阳能探头水位的控制原理：分为以下两种
1、导电式探测原理
　　导电式水位传感器的原理就是利用水的导电性来探测水面的高度，采用电阻连接进行开关控制。
2、浮子式探测原理
　　浮子式的原理就是通过不同高度的干簧管通断的情况来探测水面的高度的。干簧管是一种电子元件，当它遇到强烈的磁场时，内部的开关闭合，电流从干簧管两端流过，给出位置和温度的信号。
不管是导电式还是浮子式，目前太阳能热水器水位控制普遍采用开关控制法，利用开关接通和断开所造成的电阻的串联（并联）产生的不同电阻值来传递水位信号，让控制器判断水位，水位一般分为4档。传感器导电的原理有水导电（利用水的导电特性）和干簧管导电两种，实际上就是四个开关的开和关的状态。
二、太阳能探头温度控制原理
　温度传感器采用热敏电阻，目前统一的标准是Rt=10KΩ的NTC（负温度系数）电阻，B值在3800左右，精度在3%左右即可。温度传感探头一般是和水位传感器装在一起，一般放在水位传感器的中间部位，它表示太阳能水箱中间部分的温度。也有一些温度传感器是单独做成单一配件的，比如部分浮子式传感器。

水电阻软起动装置的工作原理
在电动机星点的定子回路中串接液体电阻，电动机在起动过程中通过水电阻柜中电极板的移动来改变液体电阻值的大小，从而均匀地提高电动机端电压，降低了电动机的启动电流，减少电网的电压降和冲击，电动机的转速随着电阻值得减少平滑的升高，励磁装置随时检测电动机转速，当电动机转速达到额定转速的90%（2700转/分）时，励磁装置QYJ发出投全压信号，液态软起动设备中的星点柜开关合闸，将液体电阻切除，电动机星点短接，转入全压启动阶段。转速迅速上升，当电动机转速达到额定转速的97%（2910转/分）左右时，励磁装置自动投励，将电动机拉入同步转速（3000转/分），投入正常运行。起动过程中，液体电阻值在预定的时间内自动无级减少，直至接近为零时电动机投入全压运行。由于该装置的核心部分在电气一次主回路上，设备维护量小，启动运行可靠。
水电阻软起动装置采用PLC控制，利用计算机仿真软件对电动机的启动过程进行模拟器起动，使电动机起动的全过程可预测、可调整、可控制。系统组成如图一所示。在电动机的定子回路中串入电液变阻装置的三相电阻,QF1为主电机运行断路器,QF2为星点短接断路器,SR为电解液变阻器，QS2为隔离开关。QYJ为励磁装置投全压继电器的常开接点，KA1为PLC控制星点闭合中间继电器的接点，KA3为PLC故障跳闸出口控制星点断开中间继电器的接点，K1为防跳继电器，H为星点柜合闸线圈，F为星点柜跳闸线圈，R1为1欧姆/25W电阻，3TA、4TA为电流互感器，SB6、SB7为手动星点柜闭合、跳开按钮，HL9、HL10为星点柜断开、星点柜闭合指示灯，FU1、FU2熔断器，电解液变阻器是由3个相互绝缘电解箱组成，内部分别盛有电液及一组相对应的导电极板，动极板通过传动机构及伺服系统控制运行，司服系统受控于PLC，PLC系统利用内部计算机仿真软件对起动过程进行控制，起动开始根据电机电流大小自动的调整液阻值（动极板的开始位置），使整个起动过程在较小的启动电流，均匀升速而液阻无级切换，从而实现电机的软起动。 液体电阻配制：1、 配液用水：一般选用经过净置后去掉沉淀物的生活用水即可。2、 电阻溶剂即电阻粉，由生产厂商提供。 3、 液体起动电阻RO的确定： RO=0.577*U2e/I2e·KF·kt/kM 式中：U2e：电机转子回路的开路电压（V） I2e：电机转子回路的额定电流（A） KF：电机功率容裕倍数。（KF =1.1-1.3,取1.2） kt：温度倍数。(kt =1.1-1.3,取1.2) kM：起动转矩倍数。(kM =1.1-1.3,取1.2) 根据实际情况，我们将上述公式进行简化后： RO=0.7*U2e/I2e 式中：U2e：电机转子回路的开路电压（V） I2e：电机转子回路的额定电流（A） 4、 电阻的配制：① 先将动极板置于起动位置，将准备好的水注入到水箱规定位置的2/3左右，注意三格液位要基本相等；② 将配制好的溶液注入水箱中； ③ 分别向液阻箱中加水至要求液位； ④ 扳动试验按钮，使极板上下运动二、三次，使箱内电阻液搅拌均匀； ⑤ 液体电阻的测量 将液体电阻的活动极板移到起动位置后，通过自耦变压器给每相动静极板之间通过50Hz电，电流从0开始逐渐正大至5A左右电流I（A），记下电流表A的读数，并测量两极之间压降V（V），测液体电阻值为： R（Ω）= V（V）/ I（A） 测量电路如下：⑥ 电阻的调整 如偏大应增大电阻液浓度，否则应降低其浓度，调节方法是用软管抽出部分溶液加水或电液粉（电解粉)。

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东港区18217532610： 水电阻工作原理及如何液位计算液位? - ？
宣黄罗西： 水电阻软起动装置的工作原理 在电动机星点的定子回路中串接液体电阻,电动机在起动过程中通过水电阻柜中电极板的移动来改变液体电阻值的大小,从而均匀地提高电动机端电压,降低了电动机的启动电流,减少电网的电压降和冲击,电动机...

东港区18217532610： 水电阻的原理 - ？
宣黄罗西： 水电阻的基本原理靠溶解在水中的电解质(NaHCO3)离子导电,电解质充满于两个平面极板之间,构成一个电容状的导电体,自身无感性元件,故与频敏、电抗器等起动设备相比,有提高电动机的功率因数,节能降耗的功能.水电阻串入电动机定子回路以后,不仅能改变电动机的转差率S,达到调速的目的,还能增加电动机起动时的转矩,减小起动电流.具有平滑无级调速,并可使转速达到额定转速.HYT系列水阻调速器是以改变串入电机转子回路的水电阻来调节电机转速的,电阻越大,电机转速越低;电阻为零,电机达 到全速.为了克服调速过程中水电阻过热现象,循环冷却装置.

东港区18217532610： 水阻柜工作原理 - ？
宣黄罗西： 工作原理:在绕线电动机的转子回路中串入特制的电解液作为电阻,并通过调整电解液的浓度及改变两极板间的距离使串入电阻阻值在起动过程中始终满足电机机械特性对串入电阻值的要求,从而使电动机在获得最大起动转矩及最小起动电流的...

东港区18217532610： 液体电阻工作原理? - ？
宣黄罗西： 液体电阻,一种特殊的电阻,在两平行极板间充满了特殊电解质,改变极板间距离,可调节电阻大小.液体电阻起动器又称“液体变阻器”(俗称“水电阻”).是为改善大中型绕线式交流异步电动机的起动性能而研制的新型起动器.液体电阻...

东港区18217532610： 水电阻的工作原理？
宣黄罗西： 水阻是以前高压试验用的一种东东,就是利用水的电导率或电阻率做的一种类似于电阻作用的东西,和水的容积有关!现在很少用了

东港区18217532610： 电阻式液位计的工作原理是什么? - ？
宣黄罗西： 液位改变>浮标高度改变>带动干簧电阻链的 阻值发生变化 阻值改变和液位改变成正比 比如 0m 时 电阻0欧姆 满量程(1m)电阻 500欧姆 则 0-500欧姆 对应0-1m 一般分辨率最小能做到 6.35-7mm 一般是 12.7mm 精度=分辨率/量程*100 与控制单元一起搭配使用,可将电阻输出转换成标准的模拟量输出信号(4-20mA)

东港区18217532610： 电接点水位表的工作原理是什么? ？
宣黄罗西： 不少锅炉安装了电接点水位表,因为电接点水位表构造 简单,工作可靠,观察水位直观,所以得到了广泛应用. 其工作原理主要是利用蒸汽和炉水的电阻不同制成的. 炉水的电阻比蒸汽的电阻小得多.电接点水位表接线原理如 下:沿容器的高度,每隔一定距离(20~30mm)有一个电接点,当水位高度超过该电接点时,由于炉 水电阻小,电路接通,指示该水位的灯泡发光,当水位继续 升高,超过第二个电接点后,指示该水位的灯泡又发光,以 此类推,第几个灯泡发光就代表了水位有多高.由于蒸汽的 电阻很大,没有被炉水浸没的电接点,流过的电流极小,不 能使灯泡发光.

东港区18217532610： 水泵电极式液位控制原理 - ？
宣黄罗西： 使用电极式液位计需要的前提条件是液体导电且不容易被电引燃.一根电极(一般是地线)接到容器壁(如果容器是导电的)上或是伸至液体最底部,另一根电极(通常是通过大阻值的电阻接到电源上)放到需要的液位高度上,一旦液位达到这个位置时,通过比较器来上边电极的信号是否被液体导电而拉低,如果拉低则输出信号,表示液位达到预定的高度,可以用此信号控制泵或阀停止加液.或是反过来用,将高位电极放到较深位置,比较电位变高的情况,用此信号表示液位过低,需要加液.

东港区18217532610： 液位计的工作原理 - ？
宣黄罗西： 液位计就是一端连接一个浮子,另一端连接一个滑动电阻.浮子会随着液面的高度起落而带动电阻滑动,产生大小不一的电压.将电阻的两端接上电压表就可能精确的显示出液面的高度了.

东港区18217532610： 豆浆机内的液位测量原理是什么 - ？
宣黄罗西： 豆浆机水位信号的检测(液面检测),通过温度传感器外壳的金属导体检测,当有水的时候高电平通过水电阻对地(1.5v以下),无水时悬空为高电平(3v以上).CPU通过对高低电平的采集来判断豆浆机的水位(液面)状态,以决定下一部动作.