智能液位控制器的製作方法
2023-05-29 10:39:56 1
專利名稱：智能液位控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種排水系統中的液位控制裝置，特別是一種智 能液位控制器。
背景技術：
現有的排水系統中，液位控制大多採用浮球開關檢測水位高低並 發出控制信號，並通過模擬控制電路控制水泵實現自動排水功能，以 熱繼電器實現對電機的保護，然而由於浮球開關的精確度受到其機械 結構、加工精度以及水質狀況的影響，因此排水控制的精確性很難控
帝u，而且浮球開關的自身機械壽命也限制了整個控制器壽命。而熱繼
電器又很難對電機的過載做出精確保護，由於汙水坑可能長時間無 水，可導至水泵長期不運行而鏽蝕，所以控制器的巡檢功能可以檢測 水泵長期不運行的信號，而進行自動定期的短時間巡檢運行，以防止 水泵鏽蝕。
實用新型內容
本實用新型克服了上述缺點，提供了一種高靈敏度、高可靠性的 智能液位控制器。
本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是 一種智能液位 控制器，包括至少兩個採樣電極、採樣信號處理單元、微控制器、水 泵驅動電路和水泵，所述採樣電極採集的水位信號通過所述採樣信號 處理單元進行處理後輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應的控 制信號控制所述水泵驅動電路驅動水泵運轉，所述採樣電極包括一個公共端和至少一個水位檢測端，所述水位檢測端的位置高於公共端位置。
所述採樣信號處理單元可包括順次連接的整流電路、比較電路和 信號驅動電路。
還可包括一個停運運行檢測電路，用於檢測水泵驅動電路是否出 於工作狀態，並發送給所述微控制器。
還可包括一個運行檢測電路，用於檢測水泵的運行狀態，發送給 所述微控制器。
所述公共端可通有交流電，多個水位檢測端分別設置在不同的高 度位置。
所述水泵驅動電路可包括由三極體驅動的接觸器，所述三極體的 基極接收由所述微控制器發出的控制信號，集電極與所述接觸器線圈 相連，所述接觸器的常開觸點連接在電源與水泵之間。
所述停運運行檢測電路可包括設置在所述水泵驅動電路中接觸
器的常開觸點，所述常開觸點的兩端分別連接在+5V電源和微控制器 的信號輸入端。
所述運行檢測電路可包括設置在水泵中的電流互感器，所述電流 互感器的輸出依次經過二極體和電容的整流後輸入到所述微控制器中。
所述水泵可為兩個，分別通過兩路水泵驅動電路驅動。 本實用新型在水淹沒水位檢測端時，與公共端導通，產生能夠表 徵水位的採樣信號，所述採樣信號通過所述採樣信號處理單元進行處 理後輸入到微控制器，由所述微處理器根據檢測到的水位，輸出相應 的控制信號控制所述水泵驅動電路驅動水泵運轉，從而能夠精確地判
斷水位並控制水泵的啟動運行，實現及時有效的排水。此外，本實用 新型採用電流互感器直接檢測電機運行電流，通過所述微控制器與設 定值進行比較，並控制水泵的運行，從而實現過載的精確保護，而且
通過所述連接在+5V電源和微控制器之間的接觸器常開觸點，能夠感 知水泵驅動電路是否工作，進而判斷水泵是否運行，並在所述微控制 器的控制下，使長期不運行的水泵定期短時運行，防止鏽死。
圖1為本實用新型的電路框圖2為本實用新型的安裝結構示意圖3為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1中所示，本實用新型包括依次連接的四個採樣電極、整流 電路、比較電路、信號驅動電路、微控制器、水泵驅動電路和水泵， 所述採樣電極採集的水位信號通過所述採樣信號處理單元進行處理 後輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應的控制信號控制所述水 泵驅動電路驅動水泵運轉，如圖2中所示，所述採樣電極包括一個公 共端1和三個水位檢測端2、 3、 4，所述公共端1低於各水位檢測端 的位置，位於水池的底部，三個水位檢測端分別處於不同的高度，用 於檢測不同的水位。兩個水泵M1、 M2也設置在水池的底部。
如圖3中所示，工頻交流電源由L、 N端輸入後連接一個變壓器 Tl的原邊，所述水位電極中公共端1連接到所述變壓器T1的副邊線 圈，輸出12V交流電。所述變壓器T1的另兩個副邊線圈的輸出各自 經過整流和濾波後，分別輸出+24V直流和+5V直流電，所述+5V輸 出經過穩壓器U3穩壓後，給微控制器Ul提供工作電源。
所述水位電極中的三個水位檢測端中，2端為低水位端、3端為 高水位端，2、 3端接收到的信號都通過整流橋Bl整流和電容Cll 濾波後輸入到比較器U2的一個輸入端，4端為超高水位端，4端經 過二極體D6整流後輸入到比較器U2的另一輸入端，比較器U2的
上述兩個輸入信號分別與兩個基準電壓信號比較後，輸出兩個比較結 果分別經三極體Q3/Q4驅動和光電耦合器U4/U5耦合後輸入給所述 微控制器U1的兩個控制端RC0/RC1端。
當水池中的積水到達水位檢測端電極所在水位時，如水位達到3 端，由於水的導電性，3端獲得與1端相同的12V交流電，經整流橋 Bl將交流電整成直流電壓，再通過比較器U2比較、驅動光電耦合器 U4，從而把液位信號送到微控制器Ul的輸入口，由所述微控制器 Ul控制水泵運轉，實現排水。當水位降到低於2端時，2端斷開與1 端的導電連接，所述微控制器U1接收到1端的液位信號，並控制所 述水泵停運，排水過程停止。而當水位達到4端的超高水位時，所述 微控制器Ul接收到4端的液位信號，並控制所述兩臺水泵同時運轉， 快速排出池中積水。
所述微控制器Ul根據所述比較器U2發出的信號，判斷啟動或 停止所述水泵，並發出兩路控制信號，分別控制兩個水泵的工作，所 述控制信號分別經光電耦合器U6/U7耦合後各自連接到三極體 Ql/Q2的基極，經所述三極體分別驅動繼電器Z1/Z2線圈，從而控制 相應的繼電器觸點動作，使得與所述繼電器Zl/Z2觸點對應相連的水 泵M1/M2啟動工作。
所述運行檢測電路用於檢測水泵中電機線圈上流過的電流，兩路 運行檢測電路結構相同，以與所述水泵M1相連的運行檢測電路為例，
在所述水泵M1中設置電流互感器，所述電流互感器採集到的信號有 端子9、 IO端輸入，經二極體D3和電容C9後，將檢測到的交流電 流信號整流成直流電壓信號，輸入到微控制器U1的控制端RA3端， 同理，設置在所速水泵M2中的電流互感器採集的信號經端子11、 12 端輸入，通過二極體D4和電容C10後，將整流後的直流電壓信號輸 入到所述微控制器U2的RA5端。所述微控制器在接收到上述檢測信 號後，與額定值進行比較，通過控制所述水泵驅動電路，將工作電流 超過額定值、即過載運行的對應水泵切斷，同時如果排水作業尚未完 成，則控制另一臺水泵啟動運轉。
所述停運運行檢測電路包括設置在所述接觸器Z1、 Z2中的常開 觸點5-6端和7-8端，所述每對常開觸點的兩端分別連接在+5V電源 和微控制器U1的信號輸入端，當所述微控制器U1通過自動巡檢， 檢測到其中的任一常開觸點長期沒有動作，即由於水池長期沒有積 水，水泵長期不運行，因此會導致水泵鏽死，可通過微控制器控制水 泵定期短時起泵，以免水泵鏽死。
此外，還可通過所述微控制器控制兩水泵自動輪換使用，避免兩 水泵磨損不均衡導致的影響整個設備的壽命。所述微控制器可以為單 片機、可編程控制器(PLC)、嵌入式控制器(MCU)等。
以上對本實用新型所提供的智能液位控制器進行了詳細介紹，本 文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以 上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想； 同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體 實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不 應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種智能液位控制器，其特徵在於包括至少兩個採樣電極、採樣信號處理單元、微控制器、水泵驅動電路和水泵，所述採樣電極採集的水位信號通過所述採樣信號處理單元進行處理後輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應的控制信號控制所述水泵驅動電路驅動水泵運轉，所述採樣電極包括一個公共端和至少一個水位檢測端，所述水位檢測端的位置高於公共端位置。
2. 根據權利要求1所述的智能液位控制器，其特徵在於還包括 一個停運運行檢測電路，用於檢測水泵驅動電路是否出於工作狀態， 並發送給所述微控制器。
3. 根據權利要求1所述的智能液位控制器，其特徵在於還包括 一個運行檢測電路，用於檢測水泵的運行狀態，發送給所述微控制器。
4. 根據權利要求1所述的智能液位控制器，其特徵在於所述公 共端通有交流電，多個水位檢測端分別設置在不同的高度位置。
5. 根據權利要求2所述的智能液位控制器，其特徵在於所述停 運運行檢測電路包括設置在所述水泵驅動電路中接觸器的常開觸點，所述常開觸點的兩端分別連接在+5V電源和微控制器的信號輸入端。
6. 根據權利要求3所述的智能液位控制器，其特徵在於所述運行檢測電路包括設置在水泵中的電流互感器，所述電流互感器的輸出 依次經過二極體和電容的整流後輸入到所述微控制器中。
7. 根據權利要求1 6中任一項所述的智能液位控制器，其特徵在於所述採樣信號處理單元包括順次連接的整流電路、比較電路和 信號驅動電路。
8. 根據權利要求1 6中任一項所述的智能液位控制器，其特徵 在於所述水泵驅動電路包括由三極體驅動的接觸器，所述三極體的 基極接收由所述微控制器發出的控制信號，集電極與所述接觸器線圈 相連，所述接觸器的常開觸點連接在電源與水泵之間。
9. 根據權利要求1 6中任一項所述的智能液位控制器，其特徵 在於所述水泵為兩個，分別通過兩路水泵驅動電路驅動。
專利摘要本實用新型涉及一種排水系統中的液位控制裝置，特別是一種智能液位控制器，包括至少兩個採樣電極、採樣信號處理單元、微控制器、水泵驅動電路和水泵，在水淹沒水位檢測端時，與公共端導通，產生能夠表徵水位的採樣信號，所述採樣電極採集的水位信號通過所述採樣信號處理單元進行處理後輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應的控制信號控制所述水泵驅動電路驅動水泵運轉，從而能夠精確地判斷水位並控制水泵的啟動運行，實現及時有效的排水。所述採樣電極包括一個公共端和至少一個水位檢測端，所述水位檢測端的位置高於公共端位置。
文檔編號G05D9/12GK201066453SQ20072014322
公開日2008年5月28日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者謝承鴻 申請人:謝承鴻