專(zhuān)利名稱(chēng)：水塔抽水自動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于水塔抽水的控制器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的水塔抽水控制器中，浮球式控制器由于采用了浮球閥、杠桿等機(jī)械組件，容易損壞、泄露，可靠性差，目前已逐漸淘汰；而液位傳感式控制器，不但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝調(diào)試繁瑣，對(duì)使用環(huán)境要求較高。目前實(shí)際使用較多的是電極探頭式控制器，如《實(shí)用數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)速成》(福建科學(xué)技術(shù)出版社，206-207頁(yè))公開(kāi)的一種水塔抽水控制電路(

圖1所示)，它包括由懸掛于水塔中的金屬片a、b、c組成的水位探測(cè)裝置，由時(shí)基集成電路NE555及外圍元件組成的控制單元，由三極管電路T0和繼電器J0組成的驅(qū)動(dòng)電路，以及抽水電機(jī)W0。當(dāng)塔內(nèi)的水位在金屬片b以下時(shí)，電機(jī)W0啟動(dòng)抽水，水位上升，直到碰到金屬片c時(shí)停機(jī)；當(dāng)水位下降時(shí)，必須下降至金屬片b脫離水面時(shí)，電機(jī)才會(huì)再次啟動(dòng)抽水。這種抽水控制器不足之處在于①水位探測(cè)裝置用多條導(dǎo)線(xiàn)連接、且需區(qū)分極性。②無(wú)法顯示塔內(nèi)的水位高度，難于監(jiān)控。③在水源缺水或系統(tǒng)故障時(shí)，不能自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)，使電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)、造成能源浪費(fèi)，甚至燒毀，產(chǎn)生事故?，F(xiàn)在，有的抽水裝置中，采用在水塔和水源處分別設(shè)置探測(cè)器的方法，防止電機(jī)空轉(zhuǎn)，這種裝置安裝繁雜、實(shí)用性差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種具有水位顯示功能、能有效防止電機(jī)空轉(zhuǎn)、安裝簡(jiǎn)便的水塔抽水自動(dòng)控制器。
為此目的，本實(shí)用新型采用如下設(shè)計(jì)方案水塔抽水自動(dòng)控制器，包括由設(shè)于水塔中的多個(gè)探測(cè)電極組成的水位探測(cè)裝置，控制單元，驅(qū)動(dòng)電路，以及抽水電機(jī)，水位探測(cè)裝置向控制單元輸入觸發(fā)信號(hào)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制抽水電機(jī)工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中的控制單元由設(shè)有水位顯示電路的第一觸發(fā)器及設(shè)有延時(shí)控制電路的第二、第三觸發(fā)器構(gòu)成，第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與水位探測(cè)裝置連接，第二觸發(fā)器的電源端與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸出端連接、其信號(hào)輸出端與第三觸發(fā)器的電源端連接，第三觸發(fā)器的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接；第二觸發(fā)器的信號(hào)輸入端通過(guò)晶體管開(kāi)關(guān)電路與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接。
第一、第二、第三觸發(fā)器分別以第一、第二、第三定時(shí)器為核心構(gòu)成，第一定時(shí)器的閾值端和觸發(fā)端相連形成第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端，第二、第三定時(shí)器的閾值端和其充電端相連形成第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端；水位探測(cè)裝置的探測(cè)電極為兩組，通過(guò)放大電路與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接；水位顯示電路串接于第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與其接地端之間、包括穩(wěn)壓電路和顯示器。第二、第三觸發(fā)器的延時(shí)控制電路包括連接于第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與其電源端之間的充電電阻、連接于第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與接地端之間的充電電容，晶體管開(kāi)關(guān)電路包括基極與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接、集電極與第二觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接的三極管。
該控制器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)①水位探測(cè)裝置與控制單元連接只需兩條導(dǎo)線(xiàn)，且無(wú)需區(qū)分極性，連接簡(jiǎn)便、快捷。②可以顯示水塔的水位高度，便于監(jiān)控。③具有自動(dòng)關(guān)斷功能，既可防止抽水電機(jī)空轉(zhuǎn)損壞，又可節(jié)約能源。④該裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，便于在各種環(huán)境推廣應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是現(xiàn)有的水塔抽水控制器的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的水塔抽水自動(dòng)控制器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本設(shè)計(jì)的水塔抽水自動(dòng)控制器，是對(duì)圖1中現(xiàn)有的水塔抽水控制器的改進(jìn)。該水塔抽水自動(dòng)控制器由水位探測(cè)裝置，控制單元，驅(qū)動(dòng)電路，抽水電機(jī)W及輸水管道、水泵等組成，其中驅(qū)動(dòng)電路包括三極管T3、繼電器J及外圍元件，通過(guò)繼電器J閉、開(kāi)控制抽水電機(jī)W的運(yùn)轉(zhuǎn)或停止。
安裝于水塔內(nèi)的水位探測(cè)裝置6是由A、B兩組探測(cè)電極組成的，其中B組探測(cè)電極包含多個(gè)不同長(zhǎng)度的電極L1、L2、L3、L4、L5，而且這些電極之間串接有不同阻值的電阻R1、R2、R3、R4。所有的電極均為伸縮調(diào)節(jié)，如拉桿天線(xiàn)式結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足不同高度的水塔及不同抽水量的要求。
控制單元包括第一觸發(fā)器1、第二觸發(fā)器2、第三觸發(fā)器3，其中第一觸發(fā)器1是以定時(shí)器IC1為核心組成的施密特觸發(fā)器，即定時(shí)器IC1的閾值端R和觸發(fā)端S連接；第二觸發(fā)器2、第三觸發(fā)器3均是以定時(shí)器IC2、IC3為核心組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，即定時(shí)器IC2、IC3的閾值端R和充電端Q′相連。定時(shí)器IC1、IC2、IC3采用集成電路NE555。定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q與定時(shí)器IC2的電源端EC，定時(shí)器IC2的信號(hào)輸出端Q與定時(shí)器IC3的電源端EC，定時(shí)器IC3的信號(hào)輸出端Q與三極管T3的基極依此連接，以此構(gòu)成控制信號(hào)的傳輸通道。
在本實(shí)施例中，水位探測(cè)裝置6是通過(guò)一個(gè)由三極管T1構(gòu)成的放大電路與控制單元連接的，即A組探測(cè)電極與三極管T1的基極連接、B組探測(cè)電極與三極管T1的集電極及定時(shí)器IC1的電源端EC連接，三極管T1發(fā)射極與定時(shí)器IC1的閾值端R、觸發(fā)端S連接。水位顯示電路4串接于定時(shí)器IC1閾值端R、觸發(fā)端S與公共接地端之間，它是由穩(wěn)壓電路和顯示器組成，本例中穩(wěn)壓電路由多個(gè)二極管D2、D3…串接，利用二極管的正向壓降特性起到分壓、穩(wěn)壓作用；顯示器采用電壓表改裝而成。
第二觸發(fā)器中，定時(shí)器IC2的觸發(fā)端S通過(guò)電阻R5、電容C5分別與其電源端、接地端連接，其延時(shí)控制電路包括電阻R6和電容C6；第三觸發(fā)器中，定時(shí)器IC3的觸發(fā)端S通過(guò)電阻R10、電容C10分別與其電源端連接、接地端，其延時(shí)控制電路包括電阻R7和電容C7；晶體管開(kāi)關(guān)電路5包括三極管T2及外圍元件，三極管T2的基極與定時(shí)器IC1的閾值端R、觸發(fā)端S連接，集電極與定時(shí)器IC2的閾值端R、充電端Q′連接，三極管T2發(fā)射極接地。
該水塔抽水自動(dòng)控制器的工作原理如下(一)水塔的水位在A(yíng)電極與B組的電極L1以下，三極管T1的基極無(wú)電流、發(fā)射極無(wú)輸出，定時(shí)器IC1的閾值端R和觸發(fā)端S無(wú)信號(hào)輸入、為低電平，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q為高電平，定時(shí)器IC2得電瞬間、閾值端R和觸發(fā)端S均為低電平，則定時(shí)器IC2的信號(hào)輸出端Q為高電平，同樣道理，定時(shí)器IC3的信號(hào)輸出端Q也為高電平輸出，通過(guò)三極管T3、繼電器J使抽水電機(jī)W運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始抽水。此時(shí)，若水源沒(méi)水或由于其他原因抽不上水，抽水電機(jī)W空轉(zhuǎn)，定時(shí)器IC1的閾值端R和觸發(fā)端S仍為低電平，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q保持高電平，定時(shí)器IC2觸發(fā)端S通過(guò)電阻R5和電容C5充電、電位升至高于1/3EC，但由于此時(shí)晶體管開(kāi)關(guān)電路5中三極管T2的基極無(wú)電流、處于截止?fàn)顟B(tài)，定時(shí)器IC2閾值端R通過(guò)電阻R6和電容C6充電，經(jīng)t＝1.1R6C6時(shí)間后，其電位升至高于2/3EC，定時(shí)器IC2的信號(hào)輸出端Q變?yōu)榈碗娖捷敵?，定時(shí)器IC3失電、輸出低電平，抽水電機(jī)W停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而防止抽不上水的情況下、抽水電機(jī)W長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)而損壞。(二)當(dāng)抽水電機(jī)W正常抽水后，水位逐漸升高，淹沒(méi)了A電極和B組的電極L1，A電極和B組通過(guò)水而連通，三極管T1的基極有電流I＝EC/(R0+R1+R2+R3+R4)、三極管T1不飽和導(dǎo)通、發(fā)射極有信號(hào)輸出，定時(shí)器IC1閾值端R和觸發(fā)端S的電平V1升高，但1/3EC≤V1≤2/3EC，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q仍保持高電平。由于此時(shí)晶體管開(kāi)關(guān)電路5中三極管T2的基極有電流而導(dǎo)通，電容C6通過(guò)三極管T2的集電極和發(fā)射極放電，使定時(shí)器IC2閾值端R的電位無(wú)法上升，定時(shí)器IC2的信號(hào)輸出端Q保持高電平輸出，定時(shí)器IC3也輸出高電平，抽水電機(jī)W繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。(三)在水塔水位升高過(guò)程中，水面依此淹沒(méi)B組的電極L2、L3、L4，定時(shí)器IC1閾值端R的電位V1仍低于2/3EC，抽水電機(jī)W持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。但此時(shí)水位探測(cè)裝置的接入電阻逐漸變小，三極管T1的基極電流I變大、其輸出信號(hào)也變大，加在顯示電路4上的電壓變大，由于穩(wěn)壓電路兩端的電壓VD為一恒定值，則顯示表的電壓VX＝V1-VD隨之改變，由此，顯示表的示值即對(duì)應(yīng)于水塔的水位高度，實(shí)現(xiàn)了水位顯示功能。(四)在如上(二)、(三)所述的抽水過(guò)程中，水位處于電極L1以上、電極L5以下，若因系統(tǒng)故障如壓力不夠、電壓偏低等，使水無(wú)法送上水塔，此時(shí)定時(shí)器IC1、定時(shí)器IC2、定時(shí)器IC3均為高電平輸出，定時(shí)器IC3閾值端R通過(guò)電阻R7和電容C7充電(開(kāi)關(guān)K7閉合)，經(jīng)一定時(shí)間t2＝1.1R7C7時(shí)間后，其電位升至高于2/3EC，定時(shí)器IC3的信號(hào)輸出端Q變?yōu)榈碗娖剑钩樗姍C(jī)W停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而防止抽水電機(jī)W長(zhǎng)時(shí)間無(wú)效工作，節(jié)約能源。選擇電阻R7、電容C7的值，使t2略大于正常抽水周期t1，以保證能完成設(shè)定的抽水量。該電路中，由多組的電容和開(kāi)關(guān)電容C7和開(kāi)關(guān)K7、電容C8和開(kāi)關(guān)K8、電容C9和開(kāi)關(guān)K9，組合成多種的時(shí)間選擇，以滿(mǎn)足不同抽水量的要求。(五)當(dāng)水位升高至淹沒(méi)B組的電極L5，即達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，定時(shí)器IC1閾值端R的電平V1等于2/3EC，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q變?yōu)榈碗娖剑瑯拥?，定時(shí)器IC2、定時(shí)器IC3因失電、輸出低電平，抽水電機(jī)W停止運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一個(gè)抽水周期t1。(六)當(dāng)水塔因用水而水位下降時(shí)，A電極與B組的電極L5、L4、L3、L2依此斷開(kāi)，此時(shí)定時(shí)器IC1閾值端R和觸發(fā)端S的電平V1降低，但仍滿(mǎn)足2/3EC≥V1≥1/3EC，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q保持低電平，抽水電機(jī)W不運(yùn)轉(zhuǎn)。只有當(dāng)水位下降至A電極與B組的電極L1斷開(kāi)，此時(shí)V1≤1/3EC，定時(shí)器IC1的信號(hào)輸出端Q變?yōu)楦唠娖?，抽水電機(jī)W開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)、抽水。如此反復(fù)工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。
手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1，用于在特殊情況下由人工啟動(dòng)控制器。
權(quán)利要求1.水塔抽水自動(dòng)控制器，包括由設(shè)于水塔中的多個(gè)探測(cè)電極組成的水位探測(cè)裝置，控制單元，驅(qū)動(dòng)電路，以及抽水電機(jī)，水位探測(cè)裝置向控制單元輸入觸發(fā)信號(hào)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制抽水電機(jī)工作狀態(tài)，其特征在于控制單元由設(shè)有水位顯示電路的第一觸發(fā)器及設(shè)有延時(shí)控制電路的第二、第三觸發(fā)器構(gòu)成，第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與水位探測(cè)裝置連接，第二觸發(fā)器的電源端與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸出端連接、其信號(hào)輸出端與第三觸發(fā)器的電源端連接，第三觸發(fā)器的信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接；第二觸發(fā)器的信號(hào)輸入端通過(guò)晶體管開(kāi)關(guān)電路與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水塔抽水自動(dòng)控制器，其特征在于所述第一、第二、第三觸發(fā)器分別以第一、第二、第三定時(shí)器為核心構(gòu)成，第一定時(shí)器的閾值端和觸發(fā)端相連形成第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端，第二、第三定時(shí)器的閾值端和充電端相連形成第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端；所述水位探測(cè)裝置的探測(cè)電極為兩組，通過(guò)放大電路與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接；所述水位顯示電路串接于第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與其接地端之間、包括穩(wěn)壓電路和顯示器。所述第二、第三觸發(fā)器的延時(shí)控制電路包括連接于第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與其電源端之間的充電電阻、連接于第二、第三觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與接地端之間的充電電容，所述晶體管開(kāi)關(guān)電路包括基極與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接、集電極與第二觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接的三極管T2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水塔抽水自動(dòng)控制器，其特征在于所述探測(cè)電極為兩組，均為可伸縮結(jié)構(gòu)，其中一組包括多個(gè)不同長(zhǎng)度的電極、且電極之間串接有不同阻值的電阻；所述放大電路由三極管T1構(gòu)成，所述探測(cè)電極一組與三極管T1的基極連接、另一組與三極管T1的集電極連接，三極管T1的發(fā)射極與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端與連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水塔抽水自動(dòng)控制器，其特征在于穩(wěn)壓電路包括串接的二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水塔抽水自動(dòng)控制器，其特征在于所述第三觸發(fā)器的延時(shí)控制電路的充電電容為多組，每組充電電容與接地端之間均串接有選擇開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要水塔抽水自動(dòng)控制器,包括由設(shè)于水塔中的多個(gè)探測(cè)電極組成的水位探測(cè)裝置,控制單元,驅(qū)動(dòng)電路,以及抽水電機(jī)?？刂茊卧稍O(shè)有水位顯示電路的第一觸發(fā)器及設(shè)有延時(shí)控制電路的第二、第三觸發(fā)器依此連接而成,第二觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)輸入端通過(guò)晶體管開(kāi)關(guān)電路與第一觸發(fā)器的信號(hào)輸入端連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有自動(dòng)關(guān)斷及顯示水塔水位高度功能,該裝置簡(jiǎn)單實(shí)用,連接簡(jiǎn)便、快捷,便于在各種環(huán)境推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G05D9/12GK2514044SQ0127391
公開(kāi)日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者曾河山 申請(qǐng)人:曾河山