專利名稱：智能水塔自控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型系水塔及蓄水池的自動(dòng)控制設(shè)備。
水塔是人們生產(chǎn)生活中不可缺少的供水設(shè)施，由于其使用頻繁，電源、水源等外部條件復(fù)雜，因而很費(fèi)管理時(shí)間，很有必要進(jìn)行自動(dòng)控制和管理。目前，水塔的自動(dòng)控制設(shè)備完全出于用戶的自行設(shè)計(jì)和安裝，其設(shè)備不外有三種方式①機(jī)械式根據(jù)浮力、杠桿原理控制閘刀開關(guān)；②電氣式采用浮力繼電器和交流接觸器控制；③電子式采用晶體管電路等進(jìn)行控制。由于設(shè)計(jì)人員并非專業(yè)研制，以及受各方面條件的限制，因此其控制設(shè)備均存在很多缺點(diǎn)，如成本高，制造復(fù)雜，裝修不便，安全系數(shù)低，物理性能差，耗電過大，對(duì)電機(jī)設(shè)備不加保護(hù)或保護(hù)不完全等，不能實(shí)現(xiàn)無人管理。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能化水塔自動(dòng)控制器，使各種水塔蓄水池等供水設(shè)施自動(dòng)化運(yùn)行，節(jié)約電能，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，消除人工管理。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下它由探針和控制器組成，控制器由邏輯電平檢測(cè)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、無觸點(diǎn)開關(guān)及指示燈電路組成。三組探針分別安裝在水塔的最高水位線，最低水位線和進(jìn)水管口適當(dāng)位置，檢測(cè)水位和水流的情況。探針通過三條傳輸導(dǎo)線與邏輯電平檢測(cè)電路相連，檢測(cè)出邏輯電平。其中兩路分別輸送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的總復(fù)位端和復(fù)位端，第三路通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，將脈沖信號(hào)輸送至雙穩(wěn)態(tài)電路的置位端，定時(shí)電路受第三路邏輯電平檢測(cè)電路控制，亦向雙穩(wěn)態(tài)電路的置位端發(fā)出觸發(fā)脈沖。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路通過無觸點(diǎn)開關(guān)控制電機(jī)或電磁水閥的電源。指示燈電路指示控制器各種工作狀態(tài)。當(dāng)水塔隨著灌水使水位升到最高水位線時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路總復(fù)位。切斷電機(jī)的電源停止灌水，當(dāng)水位下降至最低水位線時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路收到一個(gè)觸發(fā)脈沖而置位，啟動(dòng)電機(jī)向水塔灌水。正常工作時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路保持置位狀態(tài)至總復(fù)位信號(hào)到來。當(dāng)出現(xiàn)電源斷、錯(cuò)相，欠壓及水源已斷，管道被堵塞或泄漏等異常情況時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)位端得到復(fù)位邏輯電平而被復(fù)位，電機(jī)停轉(zhuǎn)以避免被燒壞并節(jié)省電能。當(dāng)水位降至最低水位以下而進(jìn)入保護(hù)時(shí)，定時(shí)電路工作，間隔一定的時(shí)間后再將雙穩(wěn)態(tài)電路置位；實(shí)現(xiàn)水塔設(shè)施的全自動(dòng)控制和保護(hù)。
本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)電路使用時(shí)基電路NE555構(gòu)成特殊的R-S觸發(fā)器，邏輯電平檢測(cè)電路使用與非門電路4011，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路使用4011構(gòu)成的組合電路。
以下結(jié)合附圖中的實(shí)施例詳述本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖，反映了本實(shí)用新型的整體構(gòu)造。
圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。T0～T4是探測(cè)線接頭，其中T0接大地，使水位或水流保持高電平，T1～T3通過傳輸導(dǎo)線分別與安裝在水塔中的三組探針相接。Z1～Z4是電源線樁頭，其中Z1、Z2接220V電網(wǎng)，Z3、Z4接單相潛水泵或者交流接觸器的線圈、電磁水閥等其它負(fù)載。
圖2中，IC1由YF1～YF4組成，IC2由YF5～YF6組成，YF1～YF8均為2輸入端與非門，使用兩塊四組2輸入端與非門電路CD4011，YF1～YF3和YF5的二個(gè)輸入端并聯(lián)作非門使用。YF1、YF2、YF5分別構(gòu)成邏輯電平檢測(cè)電路與T1～T3相連。IC3是時(shí)基集成電路NE555，在本實(shí)用新型中作R-S觸發(fā)器，它有三個(gè)輸入端，即總復(fù)位端MR，復(fù)位端R，置位端S和一個(gè)正邏輯輸出端Q，其中R端1電平有效或用脈沖上升沿觸發(fā)，MR和S端0電平有效或用脈沖下降沿觸發(fā)。
由YF1、C1、R1、R2組成的檢測(cè)電路，檢測(cè)最高水位線。平常T1不與水接觸，為0電平，YF1輸出1電平，IC3維持原來狀態(tài)(如IC3置位)。當(dāng)T1與水相接觸時(shí)，YF1輸出0電平，IC3復(fù)位，水泵停止向水塔灌水。根據(jù)555電路的特性，MR優(yōu)先于R和S，即當(dāng)MR接0電平時(shí)R端和S端不起觸發(fā)作用，因此能保證水滿關(guān)機(jī)的高可靠性。
由YF2、C2、R6、R9組成的檢測(cè)電路檢測(cè)工作狀態(tài)。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水流由于慣性作用與T2相接觸，致使YF2輸出0電平，R端未被觸發(fā)，IC3維持置位狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)斷相、錯(cuò)相、欠壓或水源已斷，水管堵塞或泄漏等情況時(shí)，水流慣性減少甚至不出水，T2恢復(fù)0電平，YF2輸出高電平，IC3復(fù)位，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)和節(jié)省空耗電。
YF5、C3、R16、R17組成的檢測(cè)電路，檢測(cè)最低水位線。YF6～YF8、R18、C7、D3等組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，暫穩(wěn)時(shí)間由R18和C7決定，T3平時(shí)浸在水里，呈1電平，YF8輸出1電平，D3反偏對(duì)IC3不起作用·當(dāng)T3露出水面，YF8輸出0電平，通過D3將IC3置位開機(jī)。暫穩(wěn)時(shí)間過后YF6恢復(fù)輸出1電平，整個(gè)過程相當(dāng)于按一下按鈕QD。當(dāng)T3呈低電平而T2進(jìn)入自動(dòng)保護(hù)后，T3已失去作用，IC3無法再次置位，IC4定時(shí)電路開始工作，間隔t分鐘后使YF6再次輸出0電平·IC3置位，即可使電機(jī)進(jìn)行重復(fù)開啟。IC4為帶振蕩的14級(jí)串行二進(jìn)制分頻器，振蕩頻率由R22和C4決定，周期t＝2.2RC×214(秒)，在本電路中設(shè)計(jì)為1小時(shí)。IC4的12腳為清零端Cr，Cr高電平時(shí)IC4不工作，當(dāng)Cr為低電平時(shí)IC4開始進(jìn)入定時(shí)。
IC3置位后輸出端Q經(jīng)R14、BC2向繼電器J供電，吸合JK使雙向晶閘管BCR導(dǎo)通，于是負(fù)載得以工作，C8、R15可使繼電器J的耗電節(jié)省。C12為降壓電容，DW為穩(wěn)壓二極管，R26為觸發(fā)電阻，使用本觸發(fā)電路，可使雙向晶閘管緩慢導(dǎo)通和關(guān)閉，對(duì)于接上感性負(fù)載的BCR起保護(hù)作用。
電路設(shè)置C1、R1和C3、R18是為了提高抗干擾能力，電路設(shè)置C2、RD3是作為延時(shí)保護(hù)時(shí)間，C2、R8的時(shí)間常數(shù)調(diào)整為稍大于啟動(dòng)電機(jī)到正常灌水的這段時(shí)間，視情況為10秒左右。
R5、R6、BG1等構(gòu)成啟動(dòng)電路，當(dāng)按下QD或由于D3箝位而使IC3置位時(shí)，BG1導(dǎo)通，D1對(duì)C2充電使IC3維持置位狀態(tài)，同時(shí)D4及D5向指示燈電路YF4的控制端供電，使YF3、YF4等組成的振蕩電路起振，發(fā)光二極管H2閃亮指示開機(jī)，H1閃亮指示水滿，H3是電源指示。
變壓器B及D7～D10向電路提供BV直流電源，T0～T3不帶高壓電，使用安全。
本實(shí)用新型適合其它導(dǎo)電液體進(jìn)行自動(dòng)液位控制。
綜上所述，本實(shí)用新型作為水塔、蓄電池的自動(dòng)控制設(shè)備，功能齊全、可靠性高、通用性強(qiáng)，可廣泛用于機(jī)關(guān)、廠礦、學(xué)校、企事業(yè)單位及家庭的自建水塔、增壓水塔、蓄水池等作自動(dòng)控制和管理，能免除人工看管，節(jié)省電能和水資源，延長(zhǎng)電機(jī)設(shè)備的使用壽命，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化供水的實(shí)用產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.智能水塔自控器，其特征在于它由探針和控制器組成，控制器由邏輯電平檢測(cè)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、無觸點(diǎn)開關(guān)及指示燈電路組成，三組探針分別安裝在水塔的最高水位線，最低水位線和進(jìn)水管口適當(dāng)位置，檢測(cè)水位和水流的情況，探針通過三條傳輸導(dǎo)線與邏輯電平檢測(cè)電路相連，檢測(cè)出邏輯電平，其中兩路分別輸送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的總復(fù)位端和復(fù)位端，第三路通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，將脈沖信號(hào)輸送至雙穩(wěn)態(tài)電路的置位端，定時(shí)電路受第三路邏輯電平檢測(cè)電路控制，亦向雙穩(wěn)態(tài)電路的置位端發(fā)出觸發(fā)脈沖，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路通過無觸點(diǎn)開關(guān)控制電機(jī)或電磁水閥的電源，指示燈電路指示控制器各種工作狀態(tài)，當(dāng)水塔隨著灌水使水位升到最高水位線時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路總復(fù)位，切斷電機(jī)的電源停止灌水，當(dāng)水位下降至最低水位線時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路收到一個(gè)觸發(fā)脈沖而置位，啟動(dòng)電機(jī)向水塔灌水，正常工作時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路保持置位狀態(tài)至總復(fù)位信號(hào)到來，當(dāng)出現(xiàn)電源斷、錯(cuò)相，欠壓及水源已斷，管道被堵塞或泄漏等異常情況時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)位端得到復(fù)位邏輯電平而被復(fù)位，電機(jī)停轉(zhuǎn)以避免被燒壞并節(jié)省電能，當(dāng)水位降至最低水位以下而進(jìn)入保護(hù)時(shí)，定時(shí)電路工作，間隔一定的時(shí)間后再將雙穩(wěn)態(tài)電路置位；實(shí)現(xiàn)水塔設(shè)施的全自動(dòng)控制和保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能水塔自控器，其特征在于本實(shí)用新型的雙穩(wěn)態(tài)電路使用時(shí)基電路NE555構(gòu)成特殊的R-S觸發(fā)器，邏輯電平檢測(cè)電路使用與非門電路4011，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路使用4011構(gòu)成的組合電路。
專利摘要本實(shí)用新型系水塔和蓄水池的自動(dòng)控制設(shè)備。由探針、邏輯電平檢測(cè)電路，定時(shí)電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，無觸點(diǎn)開關(guān)及指示燈電路構(gòu)成。能自動(dòng)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)或電磁水閥的啟閉，節(jié)省電能和水資源，保護(hù)機(jī)電設(shè)備的安全，免除人工看管。具有功能齊全，可靠性高，造價(jià)低，安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)；廣泛用于城鄉(xiāng)單位和家庭的自建水塔、增壓水塔、自來水蓄水池，也適用于其它導(dǎo)電液體進(jìn)行自動(dòng)液位控制。
文檔編號(hào)E03B11/10GK2234972SQ9423078
公開日1996年9月11日 申請(qǐng)日期1994年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月18日
發(fā)明者彭楠 申請(qǐng)人:彭楠