智能水位控制器的製作方法
2023-06-23 05:50:36
專利名稱：智能水位控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型與電子式水位控制裝置有關。
目前國內普遍使用的水位控制裝置是利用浮力原理的浮球式或幹簧管式結構。這種裝置安裝複雜，故障率高，檢修困難，危險性大，常發生浮力部件漏水現象，漏水後水泵運行不停機，造成水資源及電力資源浪費。
目前國內也有部分使用壓力傳感器檢測水位的數顯式液位檢測儀或壓力繼電器，這種裝置價格高昂，調試複雜，維修困難，功能單一，需要定期校正液位誤差，且安裝也較困難。
本實用新型的目的是提供一種功能多樣，智能化，體積小，成本低，安裝簡單，維修方便，可靠性高，實用性強的水位控制器。
本實用新型的又一個目的是提供一種可提供錯缺相保護的水位控制器。
本實用新型是這樣實現的本實用新型的智能水位控制器，在於恆流源2產生數路輸出給探頭提供電源，恆流源2由若干電晶體BG組成，BG的基極接不同水位上的探測點，BG的發射極接電源電路4，BG的集電極輸出接探頭的探測點11。探頭1反饋的電壓信號經信號轉換電路3轉換後輸出相應的水位信號，電路3輸出的信號一路去控制電路5，一路去狀態顯示電路6，控制電路5的一路輸出去狀態顯示電路6，一路去接口電路7。接口電路7的一路輸出去報警電路9，一路輸出去水泵電路10。
本實用新型錯缺相電路8的輸出接控制電路5。
本實用新型信號轉換電路3由集成電路IC1-IC3組成，IC1-IC3的反相輸入端接恆流源BG4的集電極，正相輸入端分別接恆流源的BG7，BG6，BG5的集電極，IC1-IC3的輸出接控制電路5的三或門電路IC5，電路5由三或門電路IC5，二或門電路，二與門電路，反相器和功能開關SW1-SW4組成，由IC1-IC3送來的二路超低水位信號輸入IC5B，IC5B的輸出接或門電路IC8的8腳，IC1-IC3輸出超高水位信號至IC5A，IC5A的輸出接IC8C的9腳，IC8C輸出報警信號到或門電路IC8D的13腳，IC8D的12腳接錯缺相電路8的輸出，當出現超低水位，超高水位，錯缺相或斷電時IC8D的11腳輸出報警信號經反相器IC9E反相後送到接口電路7，IC1-IC3的三路低水位信號輸出接IC5C，IC5C輸出低水位信號到SW3，由電路3送來的三路高水位信號經與門電路IC6A，IC6D接功能開關SW3，SW3可實現自動，手動轉換，當SW3，SW4處於自動上水位置時，低水位信號經SW3，SW4，或門IC8A，IC8B至與門IC6B的5腳，高水位信號經SW3，SW4，或門IC7D，反相器IC9D送至IC6B的6腳，IC6B的4腳輸出信號一路去IC8B的5腳實現自鎖，另一路信號去IC6C的8腳，電路8的信號經IC9F反相後接IC6C的9腳，IC6C的10腳接接口電路7啟動水泵，當水泵上水到高水位時，高水位信號經SW3，IC7D，反相器IC9D送至IC6B的6腳，IC6B輸出低電平，水泵停止上水，當開關SW3，SW4處於自動排水位置時，高水位信號送入或門IC8A的2腳作水泵的啟動信號，低水位信號送入或門IC7D的12腳作水泵的停止信號，當開關處於手動位置時，高、低水位信號均不能送入IC7D和IC8A，接下SW2，高電手送入IC6的5腳，水泵運行，當接下SW1時，高電平經IC7D送入IC9D變為低電平送入IC6B的6腳，IC6B的4腳變為低電平，水泵停止運行，接口電路7由繼電器J1，J2和電晶體BG8和BG9組成。
本實用新型有或門IC7A，IC7B，IC7C及反相器IC9A，IC9B，IC9C連接控制電路5和狀態顯示電路6實現中間水位信號的顯示轉換，顯示電路6由發光二極體LED1-LED19及相應的驅動電路構成。
探頭1的探點11通過導線12與高度調節板13連接，高度調節板13通過導線14與恆流源2的連接板NO1連接。
錯缺相電路8有三相取樣端NO3，將三相交流電源經R1，R4，R2，R5，R3，R6組成的分壓電路分壓後，一路經D4，D5，D6，C3，C4，C5檢波整流後送至IC2B和IC2C檢查是否有缺相，另一路經D1，D2檢波後送至IC1A和IC1B設定的基準電壓比較，其中IC1A輸出的信號經R13和C1組成的移相器移相後送至IC1C、IC1B、IC1C的輸出端與IC2A，D3，R14，IC1D構成的錯相檢測電路，IC1D和IC2C輸出端的錯缺相信號經IC2D和IC3B倒相後送至控制電路5的NO2。
本實用新型具有多種智能探測報警功能，當發生錯缺相、超低水位、超高水位、控制器斷電時，系統立刻發出報警，同時還提供外接異常報警的無源接點，以實現遠端監控的目的。該水位控制器具有三相交流電的錯、缺相保護功能。當發生錯、缺相時，強制切斷對電機的供電，以避免困錯相導致水泵反轉而損壞電機和水泵，或因缺相過流而燒毀電機。
本實用新型具有詳盡的狀態顯示及控制功能，用弱電控制強電，可直接啟動或停止泵水，可將系統轉換為自動或手動狀態，功能開關可將其轉換為上水控制器或排水控制器。
本實用新型能同時檢測多路水位信號，可由一套供水設施向多個高矮位置不同的蓄水設備供水，有效的節約投入資金。
本實用新型的安裝接線極為方便，安裝示意圖見附圖5，只需要將探頭掛到蓄水設備內水無法淹到、雨不會淋到的位置即可。然後將第一探點放到接近底部的位置，將第二探點放到超低水位的位置，依次將第三、第四、第五探點放到相應的位置。注意它們的高矮位置關係不能錯，線與線之間應絕緣，五根線可以栓在一起，底端吊一定分量的重物，以便各探點處在同一重垂線上。
本實用新型可廣泛適用於以下場所1、城市高層建築的水塔、水箱、水池等供水設施。
2、企事業單位的汙水池、積水並等集水設施。
3、鄉鎮、集體及家庭的水塔、水池、水缸等供水設施。
4、其它具有導電性，酸鹼值在5.6＜PH＜8.5範圍內溫度在75℃以下的液體的供、排系統。
本實用新型功能多樣、智能化、體積小、成本低、安裝簡單、維修方便、可靠性高、適用性強。
如下是本實用新型的附圖。
圖1為本實用新型的框圖。
圖2為恆流源及探頭電路圖。
圖3為本實用新型的電路原理圖。
圖4為錯缺相電路原理圖。
圖5本實用新型結構圖。
如下是本實用新型的實施例本實用新型由探頭、雙芯電纜傳輸線及控制器組成，控制器又由供電電源、恆流源電路、信號轉換電路、控制電路、狀態顯示電路、錯缺相檢測電路及接口電路(執行繼電器)組成。
探頭接收控制器送出的恆流源，將水位信號轉換為電壓信號，探頭的電路原理圖見附圖2，當水位低於設定的超低水位時BG1～BG4均不導通，當水位到達設定的超低水位時，BG1導通，當水位到達設定的低水位時BG1、BG2導通，當水位到達設定的高水位時BG1、BG2、BG3導通，當水位到達設定的低水位時BG1～BG4導通。BG1～BG4起電子開關的作用，當處於不同的水位時，探頭產生不同的階梯式電壓信號。可採用增加電阻及三極體的方法增加探測點，以便產生更多的電壓階梯，只是要注意各探點的高矮位置關係不能錯。
控制器原理見附圖3，交流電壓經D1～D4橋整，IC4集成穩壓等元件構成供電電路，BG4～BG7、R1～R8、R46～R49構成四路恆流源，其中一路經R13～R17形成基準電壓信號，另外三路可送探頭。探頭反饋來的電壓信號經IC～IC3與基準電壓信號比較，將電壓信號還原成對應的水位信號，IC1～IC3構成信號轉換電路。IC5、IC6、IC7D、IC8、SW1、SW3、SW3、WS4等構成控制電路，其中SW3、SW4完成自動、手動、上水及排水的功能轉換，SW1為停止按鈕，SW2為啟動按鈕，IC6C起錯缺相保護作用，當有錯缺相信號時，運行信號不會傳送出去，水泵不會運行。LED1～LED19及相應的驅動電路構成狀態顯示電路。J1、J2、BG8、BG9等構成接口電路，實現強弱電功能的轉換，J1送出一組無源報警信號供遠端監控使用，J2送出的無源信號控制水泵的交流接觸器，完成對水泵的運行控制。
控制器由三輸入或門電路、二輸入或門電路、二輸入與門電路、反相器及功能開關SW1、SW2、SW3、SW4組成。由信號轉換電路送來的三路超低水位信號經三輸入或門電路IC5B轉換後實現只要有一路到超低水位就送出超低水位信號到二輸入或門電路IC8C的8腳；由信號轉換電路送來的三路超高水位信號經三輸入或門電路IC5A轉換後實現只要有一路到超高水位就送出超高水位信號到二輸入或門電路IC8C的9腳，二輸入或門電路IC8C的8腳，9腳超低超高水位信號經過轉換後輸出報警信號到二輸入或門電路IC8D的13腳，由錯缺相電路送來的錯缺相信號送入IC8D的12腳，由二輸入或門電路IC8D12腳，13腳送來的信號經轉換後實現一路報警輸出，也就是說，超低水位、超高水位、錯缺相只要有一路為高電平時，IC8D的11腳就輸出報警信號(高電平信號)。IC8D的11腳輸出信號經反相器IC9E反相後送到接口電路。IC9E的作用是實現控制器斷電報警功能，即當控制器工作正常時IC9E的12腳為高電平，當出現超低水位，超高水位、錯缺相或控制器斷電時，IC9E的12腳，為低電平(低電平報警)。由信號轉換電路送來的三路低水位信號經三輸入或門電路轉換後實現只要有一路到低水位就送出低水位信號到功能開關SW3，由信號轉電路送來的三路高水位信號經二輸入與門電路IC6AIC6D實現只有三路都到高水位時才輸出高水位信號到功能開關SW3，功能開關SW3可實現自動手動轉換，SW4實現上水、排水功能轉換。當開關SW3、SW4處於自動上水位置時，低水位信號(高電平)經SW3，SW4，二輸入或門電路IC8A，IC8B後送入二輸入與門電路IC6B的5腳，當低水位信號為高電平時高水位信號為低電平，高水位信號經SW3，SW4二輸入或門電路送入反相器IC9D反相後變為高電平送二輸入與門電路IC6B的6腳，IC6B的5腳，6腳均為高電平，4腳也為高電平，4腳的一路信號去IC8B的5腳，實現當低水位信號為低電平時仍維持IC8B的4腳為高電平，完成自鎖功能，IC6B4腳的另一路信號去二輸入與門電路IC6C的8腳，如果錯缺相信號為低電平，經IC9主F反相應變為高電平，IC6C的8腳，9腳均為高電平，IC6C的10腳電為高電平，送去接口電路啟動水泵(如果錯缺相信號為高電平，經IC9F反相後變為低電平，IC6C的8腳高，9腳低，IC6C的10腳仍為低電平起到保護電機的作用)。當水泵上水到高水位時，高水位信號(高電平)經SW3、SW4、IC7D送入反相器經反相變為低電平後送入IC6B的6腳。二輸入與門電路的5腳高，6腳低，輸出腳4即變為低電平，水泵停止上水，同時IC6B的5腳，即跳變為低電平，為下一個低水位信號的到來做準備。當開關SW3，SW4處於自動排水位置時，高水位信號送入二輸入或門電路IC8A的2腳，作水泵的啟動信號，低水位信號送入二輸入或門電路IC7D的12腳作水泵的停止信號，控制原理與上面相同。當開關處於手動位置時，高，低水位信號均不能送入二輸入或門電路IC7D和IC8A，IC7D的12、13腳，IC8A的1、2腳均為低電平，二輸入與門電路的6腳為高電平，按下按鈕開關SW2，高電平送入IC6B的5腳，二輸入與門電路的5、6腳為高，4腳即為高，經二輸入或門電路IC8B後高電平自鎖維護水泵運行位置。直到按下按鈕SW1高電平經IC7D送入反相器，IC9D反相變為低電平，送入二輸入與門電路IC6B的6腳，IC6B的4腳變為低電平水泵停止運行。
二輸入或門電路IC7A，IC7B，IC7C及反相器IC9A，IC9B、IC9C用於實現中間水位信號的顯示轉換。
錯缺相檢測電路原理見附圖3，首先將取樣端送來的三相交流電源經R1、R4、R2、R5、R3、R6組成分壓電路分壓後，一路經D4、D5、D6、C3、C4、C5檢皮整流後送至IC2B合IC2C檢查是否有缺相，另一路經D1、D2檢波後送至IC1A和IC1B與設定的基準電壓比價，其中IC1A輸出的信號經R13和C1組成的移相移相後送至IC1C，IC1B、IC1C的輸出端與IC2A、D3、R14、IC1D構成錯相檢測電路，IC1D和IC2C輸出端的錯缺相信號經IC2D和IC3B倒相後送至控制電路的NO2。
權利要求1.一種智能水位控制器，其特徵在於恆流源(2)產生數路輸出給探頭提供電源，恆流源(2)由若干電晶體BG組成，BG的基極接不同水位上的探測點，BG的發射極接電源電路(4)，BG的集電極輸出接探頭的探測點(11)，探頭(1)反饋的電壓信號經信號轉換電路(3)轉換後輸出相應的水位信號，電路(3)輸出的信號一路去控制電路(5)，一路去狀態顯示電路(6)，控制電路(5)的一路輸出去狀態顯示電路(6)，一路去接口電路(7)，接口電路(7)的一路輸出去報警電路(9)，一路輸出去水泵電路(10)。
2.根據權利要求1所述的水位控制器，其特徵在於有錯缺相電路(8)的輸出接控制電路(5)。
3.根據權利要求1或2所述的水位控制器，其特徵在於信號轉換電路(3)由集成電路IC1-IC3組成，IC1-IC3的反相輸入端接恆流源BG4的集電極，正相輸入端分別接恆流源的BG7，BG6，BG5的集電極，IC1-IC3的輸出接控制電路(5)的三或門電路IC5，電路(5)由三或門電路IC5，二或門電路，二與門電路，反相器和功能開關SW1-SW4組成，由IC1-IC3送來的超低水位信號輸入IC5B，IC5B的輸出接或門電路IC8的8腳，IC1-IC3輸出超高水位信號至IC5A，IC5A的輸出接IC8C的9腳，IC8C輸出報警信號到或門電路IC8D的13腳，IC8D的12腳接錯缺相電路(8)的輸出，當出現超低水位，超高水位，錯缺相或斷電時IC8D的11腳輸出報警信號經反相器IC9E反相後送到接口電路(7)，IC1-IC3的低水位信號輸出接IC5C，IC5C輸出低水位信號到SW3，由電路(3)送來的三路高水位信號經與門電路IC6A，IC6D接功能開關SW3、SW3可實現自動，手動轉換，當SW3，SW4處於自動上水位置時，低水位信號經SW3，SW4，或門IC8A，IC8B至與門IC6B的5腳，高水位信號經SW3，SW4，或門IC7D，反相器IC9D送至IC6B的6腳，IC6B的4腳輸出信號一路去IC8B的5腳實現自鎖，另一路信號去IC6C的8腳，電路(8)的信號經IC9F反相後接IC6C的9腳，IC6C的10腳接接口電路(7)啟動水泵，當水泵上水到高水位時，高水位信號經SW3、WS4，IC7D，反相器IC9D送至IC6B的6腳，IC6B輸出低電平，水泵停止上水，當開關SW3，SW4處於自動排水位置時，高水位信號送入或門IC8A的2腳作水泵的啟動信號，低水位信號送入或門IC7D的12腳作水泵的停止信號，當開關處於手動位置時，高、低水位信號均不能送入IC7D和IC8A，接下SW2，高電平送入IC6的5腳，水泵運行，當接下SW1時，高電平經IC7D送入IC9D變為低電平送入IC6B的6腳，IC6B的4腳變為低電平，水泵停止運行，接口電路(7)由繼電器J1，J2和電晶體BG8和BG9組成。
4.根據權利要求3所述的水位控制器，其特徵在於有或門IC7A，IC7B，IC7C及反相器IC9A，IC9B，IC9C連接控制電路(5)和狀態顯示電路(6)實現中間水位信號的顯示轉換，顯示電路(6)由發光二極體LED1-LED19及相應的驅動電路構成。
5.根據權利要求1或2所述的水位控制器，其特徵在於探頭(1)的探點(11)通過導線(12)互流源(2)的NO1連接導線(12)穿過高度調節裝置(13)，調節導線(12)在高度調節裝置(13)上下的長度就完成了探點高低位置的調整。
6.根據權利要求1或2所述的水位控制器，其特徵在於錯缺相電路(8)有三相取樣端NO3，將三相交流電源經R1，R4，R2，R5，R3，R6組成的分壓電路分壓後，一路經D4，D5，D6，C3，C4，C5檢波整流後送至IC2B和IC2C檢查是否有缺相，另一路經D1，D2檢波後送至IC1A和IC1B設定的基準電壓比較，其中IC1A輸出的信號經R13和C1組成的移相器移相後送至IC1C、IC1B、IC1C的輸出端與IC2A，D3，R14，IC1D構成錯相檢測電路，IC1D和IC2C輸出端的錯缺相信號經IC2D和IC3B倒相後送至控制電路(5)的NO2。
專利摘要本實用新型為一種智能水位控制器。有恆流源2產生數路輸出給探頭提供電源,探頭1反饋的電壓信號經信號轉換電路3轉換後輸出相應的水位信號。電路3輸出的信號一路去控制電路5,一路去狀態顯示電路6。控制電路5的一路輸出去狀態顯示電路6,一路去接口電路7。接口電路7的一路輸出去報警電路9,一路輸出去水泵電路10。
文檔編號G05D9/00GK2376638SQ9923159
公開日2000年5月3日 申請日期1999年5月12日 優先權日1999年5月12日
發明者賀正祥 申請人:賀正祥