內置電容式水位控制器的潛水泵及其電容式水位控制器的製作方法
2023-11-08 10:03:02
專利名稱：內置電容式水位控制器的潛水泵及其電容式水位控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水泵技術，具體是一種內置電容式水位控制器的潛水泵及其電容式7]C位控制器，它根據檢測的水位高低來控制潛水泵啟停，有缺水斷電保護等
功能，使潛水泵使用壽命和運行安全性提高。
背景技術：
目前，波麗(POLY)噴泉、池塘之戶外噴泉及魚缸水族箱等使用的潛水泵，對於功率比較大的水泵因安規之需要，常常在泵體內加一個溫控開關來實現斷電，但因外圍環境溫度溫差太大，會導致誤動作，不能準確的在缺水時實時斷電保護。
對於小水泵安規還沒有強制要求，因其體積小，裝設溫控開關難度大。而小水泵大多是在戶內及桌上型噴泉內使用，當噴泉缺水時泵馬達仍然繼續轉動，長時間運轉容易導致火災發生。有的產品採用電極感應方式來實現缺水斷電保護，需要多個電極，安裝煩瑣，電極表面容易附著汙物，且容易被腐蝕或電解而使壽命縮短。
發明內容
鑑於現有技術存在的上述不足，本實用新型提供一種內置電容式水位控制器的潛水泵，以提高潛水泵使用壽命和運行安全性，降低生產成本，滿足市場的需求。
同時，本實用新型還能提供一種專用於潛水泵的電容式水位控制器，它能防水，可內置於泵體內與潛水泵配#^吏用。
本實用新型內置電容式水位控制器的潛水泵包括水泵本體和電容式水位控制器，該控制器含與水泵串聯的雙向可控矽、觸,,電路、輸出端接觸發電路的電容式液位檢測處理電路以及水位傳感器；所述控制器裝於泵體內的容置腔中，並採用防水材料與該容置腔封固；其中，所述水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；它設置在一固定板或泵體上且連接於PCB,其感應頭部位於泵體與前蓋或後蓋之間的水流通道內，以該感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化，進而控制水泵的啟停。
一種專用於潛水泵的電容式水位控制器，包括一直流電源； 一雙向可控矽，它與水泵串聯；
一觸發電路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發射二極體串聯於反相放大器的輸出迴路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控矽的觸發端；
一水位傳感器，該水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；以及，
一電容式液位檢測處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端， 一參考電容端通過一基準電容接直流電源正端，檢測輸入端連接所述水位傳感器的連接部，根據所述水位傳感器的感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化。
其中，所述水位傳感器含有一銅球，該銅球表面延伸出一支撐杆，該支撐杆的自由端作為連接部，該銅球的表面和支撐杆的表面覆蓋絕緣介質層，該銅球和它表面覆蓋的絕緣介質層構成所述水位傳感器的感應頭部。。
所述水位傳感器也可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個整體構件，塑料泵體的前壁上形成一向外凸出的凸起部，所述金屬感應體內嵌於該凸起部內的凹腔中構成所述水位傳感器的感應頭部。
所述水位傳感器的感應頭部可以呈圓球形、橢圓球形、多面體形、圃柱形等。
本實用新型方案中，水泵所抽取的水不通過電極板、導線等與直流電源的地或正端子接觸。所述直流電源的地或正端子也可以通過一電極板或導線與水泵所抽取的水接觸，
本實用新型將電容式水位控制器內置封裝於潛水泵的泵體內，使產品體積減小，具有缺水斷電保護功能，能提高潛水泵使用壽命和運行安全性。其電容式水位控制器採用由表面覆蓋絕緣介質層的金屬感應體構成的水位傳感器及電容式液位檢測處理電路等。水位傳感器的絕緣介質層表面不設任何金屬片等，它的感應頭部的絕緣介質層直接和泵體與前蓋或後蓋之間的水流通道內的接觸，水泵所抽取的水也不需要通過電極板、導線等與直流電源的地或正端子接觸，以該感應頭部被水淹沒狀態和無水狀態的感應電容值辨別水位的變化，控制水泵的啟停，運行穩定、可靠。
其水位傳感器的感應頭部位于于水泵內的水流通道中，有前蓋或後蓋保護，不外露於泵體之外，使用安全。水位傳感器包覆有絕緣介質層，不容易附著髒物，無漏電流，性能穩定。
其水位傳感器可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個整體構件，將金屬感應體內嵌於泵體前壁上之凸起部內的凹腔中構成水位傳感器的感應頭部，傳感器和泵體一體成型工序減少，有利於降低生產成本。
圖l為本實用新型實施例l的結構示意圖2a、 b、 c為實施例l中電容式控制器結構及安裝示意圖3為實施例1的潛水泵設置兩個水位傳感器狀態示意圖4為本實用新型實施例2中電容式水位控制器結構及安裝示意圖5為實施例2的結構示意圖6為本實用新型一實施電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
參照圖1、 2a-c;實施例1的潛水泵，包括水泵本體1,水泵主要包括泵體11、安裝於泵體內的交流電機以及裝於交流電機軸上的葉輪、前蓋12及後蓋13等；潛水泵內置一個電容式水位控制器2。
該控制器2含有直流電源；雙向可控矽，雙向可控矽和水泵串聯在交流迴路中；觸發電路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發射二極體串聯於反相放大器的輸出迴路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控矽的觸發端；水位傳感器22，該水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；以及，電容式液位檢測處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端， 一參考電容端通過一基準電容接直流電源正端，檢測輸入端連接到所述水位傳感器22的連接部，根據所述水位傳感器的感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化。
上述水位傳感器22含有一銅球221，該銅球221表面延伸出一支撐杆222,該支撐杆222的自由端作為連接部223，該銅球221的表面和支撐杆222的表面覆蓋絕緣介質層224，該銅球221和它表面覆蓋的絕緣介質層224構成該水位傳感器22的感應頭部。
上述控制器2裝於所述泵體U內的容置腔111中，並與所述泵體ll的容置腔lll之間採用防水材料3封固。其中，所述水位傳感器22的支撐杆部222插入泵體11前壁的安裝孔進入容置腔111且焊接於PCB 21,它的感應頭部221、 224位於泵體11與前蓋12之間的水流通道內，根據該感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化，進而控制水泵的啟停。其中，121為前蓋12上的前進水槽口， 122為安裝在前蓋12上的進水調節閥。
上述水位傳感器22的絕緣介質層224的厚度為0,05-15mm。上述水位傳感器22的絕緣介質層224是塑料層，或絕緣漆層，或納米絕緣材料層等，如納米陶資材料層等。絕緣介質層可以採用傳統注塑方式、噴塗方式等形成。
上述水位傳感器22的銅球221的外徑為C l-30mm。
當需要上下設置兩個水位傳感器時，參照圖3，如實施例l設置，將兩水位傳感器22上下安裝於泵體11前壁的安裝孔進入容置腔，且焊接於PCB ，與PCB上相應的電容式液位檢測處理電路的檢測輸入端連接，使兩水位傳感器22的感應頭部位於泵體11與前蓋12之間的水流通道內，以探測水位變化。
圖4、 5實施例2的潛水泵包括水泵本體1，水泵主要包括泵體ll、安裝於泵體內的交流電機以及裝於交流電機軸上的葉輪、前蓋12及後蓋13等。潛水泵內置的電容式水位控制器2與實施例1相同，它採用了兩個圖2所示的水位傳感器22，兩個水位傳感器22通過一個帶安裝孔的固定板23豎直設置，兩個水位傳感器22的支撐杆222插入支撐板23的安裝孔且焊接於PCB 21，與PCB 21上相應的電容式液位檢測處理電路的檢測輸入端連接，再用防水材料封固於泵體ll相應的容置腔，使兩個水位傳感器22的感應頭部位於泵體11與後蓋13之間的水流通道內，以探測水位的變化信號，實現對水泵的控制。其中，131為後蓋13上的後進水槽口。
本實用新型的水位傳感器可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個整體構件，在塑料泵體的前壁上形成一向外凸出的凸起部，使一個金屬感應體內嵌於該凸起部內的凹腔中構成水位傳感器的感應頭部，該塑料凸起部的壁厚就是其絕緣介質層厚度，該塑料凸起部的壁厚通常不大於塑料泵體壁厚，根據泵體大小可在0.05-3mm之間選擇。該塑料凸起部同時又作為該水位傳感器的支撐部，該金屬感應體的從泵體內安裝定子的容置腔內露出的部分即在其連接部，可以直接或通過導線與PCB電連接，通過嵌件注塑工藝，本實用新型的水位傳感器也可以與實施例2塑料的固定板23形成一個整體構件。
本實用新型水位傳感器的感應頭部可以呈圓球形、橢圓球形、多面體形、圓柱形等。
其中，感應頭部內的金屬感應體的直徑或最大外形尺寸為l-30mm。可以才艮據水泵的規格大小選取，金屬感應體的表面面積增加，它與絕緣介質層(同一介質材料，相同層厚度)外的水之間感應電容值增加。
感應頭部的絕緣介質層的厚度為0.05-15mm，該絕緣介質層是塑料層、絕緣漆層、或納米絕緣材料層等。
圖6為本實用新型電容式水位控制器一實施電路圖。
交流高壓120/220Vac，經電容C1降壓，由整流器D1整流，電容C6等濾波，三端穩壓器m穩壓，C3、 C7濾波，向液位檢測處理電路U2等電路部分提供直流電源。
雙向可控矽Q2和水泵1串接在交流迴路中。
觸發電路含有一光耦合器U3和三極體Q1等組成的反相放大器，光耦合器IJ3的光發射二極體串聯於反相放大器的輸出迴路中，光耦合器U3的輸出端接所述雙向可控矽Q2的觸發端；三極體Q1採用PNP管，發射極接直流電源正端，集電極通過電阻R7、光耦合器U3的光發射二極體到地，基極通過電阻R5接直流電源正端。水位傳感器22採用上述各種結構的傳感器，如實施例l中的銅球結構傳感器等。
電容式液位檢測處理電路U2輸出端3腳接三極體Ql基極。該檢測處理電路U2主要通過由兩個輸入端的外接電容在其內部形成的兩個頻率信號的比較來控制其輸出電平的高低。U2的參考電容端7腳通過一基準電容C2接直流電源正端，U2的檢測輸入端l腳連接所述水位傳感器22的連接部223，該水位傳感器的感應頭部與7jc接觸形成分布電容，有水狀態和無水狀態的感應電容值變化確定比較器輸
出電平的高低。U2的2腳可以接C4以提高抗幹擾能力。
當水位傳感器22的感應頭部被水淹沒時，感應電容較大，大於基準電容C2時，通過U2內部進行頻率比較處理後，U2的輸出端3腳輸出低電平，使三極體Ql導通通過光耦合器U3觸發雙向可控矽Q2導通，使水泵工作。
當水位下降時，水位傳感器22的感應頭部逐漸露出水，感應電容逐漸減小，當沒有水時感應電容為零，此時U2的輸出端3腳轉變為高電平，使三極體Q1截止，光耦合器U3不工作，關斷雙向可控珪Q2，從而使水泵停止工作。再加水水位上升淹沒水位傳感器22的感應頭部，水泵即自動啟動工作。
如果採用如圖4、 5實施例2的上、下兩個水位傳感器22來探測水位時，每個水位傳感器的探測信號需要通過上述一個電容式液位檢測處理電路U2來處理，然後再組合觸發控制一個雙向可控矽實現水泵的啟停。當上水位傳感器的感應頭部^f皮水淹沒時，使水泵工作；當下水位傳感器的感應頭部全露出水面時，使水泵停止工作。
本實用新型方案中，水泵所在的水池或容器等中的水不通過電極板、導線等與直流電源的地或正端子接觸，即可穩定工作。
權利要求1、一種內置電容式水位控制器的潛水泵，包括水泵本體，其特徵是進一步包括一電容式水位控制器，該控制器含有與水泵串聯的雙向可控矽、觸發電路、輸出端接觸發電路的電容式液位檢測處理電路以及水位傳感器；所述控制器裝於泵體內的容置腔中，並採用防水材料與該容置腔封固；其中，所述水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；它設置在一固定板或泵體上且連接於PCB，其感應頭部位於泵體與前蓋或後蓋之間的水流通道內，以該感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化，進而控制水泵的啟停。
2、 如權利要求l所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是所述水 位傳感器含有一銅球，該銅球表面延伸出一支撐杆，該支撐杆的自由端作為連接 部，該銅球的表面和支撐杆的表面覆蓋絕緣介質層，該銅球和它表面覆蓋的絕緣 介質層構成所述水位傳感器的感應頭部。
3、 如權利要求l所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是所述水 位傳感器通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個整體構件，塑料泵體的前壁上形 成一向外凸出的凸起部，所迷金屬感應體內嵌於該凸起部內的凹腔中構成所述水 位傳感器的感應頭部。
4、 如權利要求1或3所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是所述 水位傳感器的感應頭部呈圓球形、或橢圓球形、或多面體形、或圓柱形。
5、 如權利要求1或2或3所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是 所述水位傳感器的感應頭部的絕緣介質層的厚度為0.05-15mm。
6、 如權利要求1或2或3所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是 所述水位傳感器的感應頭部的絕緣介質層是塑料養、或絕緣漆層、或納米陶資材 料塗層。
7、 如權利要求1或2或3所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是 所述水位傳感器的感應頭部內的金屬感應體的直徑或最大外形尺寸為l-30mm。
8、 如權利要求1或2或3所述的內置電容式水位控制器的潛水泵，其特徵是所述電容式水位控制器包括一直流電源；一雙向可控矽，它與水泵串聯；一觸發電路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發射二極體串聯於反相放大器的輸出迴路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控矽的觸發端；以及，一電容式液位檢測處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端， 一參考電容端通過一基準電容接直流電源正端，檢測輸入端連接到所述水位傳感器的連接部，根據所述水位傳感器的感應頭部被水包圍權態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化，
9、 如權利要求8所述的內置電容式7jc位控制器的潛水泵，其特徵是所述直流電源的地或正端通過一 電極板或導線與水泵所抽取的水接觸。
10、 用於潛水泵的電容式水位控制器，其特徵是包括一直流電源； 一雙向可控矽，它與水泵串聯；一觸發電路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發射二極體串聯於反相放大器的輸出迴路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控矽的觸發端；一水位傳感器，該水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；以及，一電容式液位檢測處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端， 一參考電容端通過一基準電容接直流電源正端，檢測輸入端連接所述水位傳感器的連接部，根據所述水位傳感器的感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化。
專利摘要一種內置電容式水位控制器的潛水泵，包括水泵本體和電容式水位控制器，該控制器包含雙向可控矽、觸發電路、檢測處理電路及水位傳感器；所述控制器裝於泵體的容置腔，並與該容置腔封固；其水位傳感器包括感應頭部和支撐部，該感應頭部為表面覆蓋有絕緣介質層的金屬感應體；它設置在泵體或固定板上且連接於PCB，其感應頭部位於泵體與前蓋或後蓋之間的水流通道內，以該感應頭部被水包圍狀態和無水狀態的感應電容值來辨別水位的變化，控制水泵的啟停。其內置水位控制器，傳感器和泵體可為一體構件，使產品體積減小，能提高潛水泵使用壽命和運行安全性。
文檔編號F04D13/08GK201433913SQ20092013599
公開日2010年3月31日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者黃文筆 申請人:黃文筆