專利名稱：萬用自動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種對多種傳感信號進(jìn)行檢測、控制、顯示等的控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已有一些多功能自動控制器，并且已申請了專利，如《多功能自動控制器》(專利號90204428)，它采用以時基電路NE555為主體構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的控制輸入端接水位信號探測器或光照度信號探測器。其存在以下問題它仍按傳統(tǒng)方式，采用三根電極的傳輸方式，并且只設(shè)置了上下限水位，水位保持依賴J的觸點，存在增加故障率因素。同時，對于并聯(lián)、更換、變通其它用途如光、聲、壓力、溫敏、濕敏、定時、延時等等傳感器件，一是不能可靠的、簡單的傳輸連接，二是不能顯示被探測信號所處的工作狀態(tài)。
二、只采用NE555雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其電路易受外脈沖電路干擾，或由于采用三根線而受到的干擾，使時基電路靈敏度降低、翻轉(zhuǎn)不靈，無法有效控制，三、沒有狀態(tài)顯示電路、告警電路，不利于直觀監(jiān)控。
《遠(yuǎn)距離信號采集器》(專利號93237516.2)，它主要包括信號變送器和信號轉(zhuǎn)換器兩部分，兩部分間通過單芯電纜線連接。它存在以下問題1、只是一個信號采集器；2、探測信號不是直接傳遞，而是采用了繁復(fù)的V--f調(diào)制與解調(diào)的轉(zhuǎn)換電路，易受干擾，成本高，調(diào)試、維護(hù)不便，通用性差；3、不能適配廣泛的傳感器件。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)狀，旨在提供一種只用一根單芯屏蔽線，傳輸被檢測信號至觸發(fā)電路的輸入端和比較電路的同相端，便可直接對水位等信號進(jìn)行自動控制、功能轉(zhuǎn)換、顯示和報警的萬用自動控制器?？刂破骺垢蓴_性強(qiáng)，可靠性高，應(yīng)用范圍廣，通用性強(qiáng)。
本實用新型的目的的實現(xiàn)方式為，萬用自動控制器，包括有交流電源控制電路、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)控制電路、功能變換電路、工作狀態(tài)顯示電路、工作狀態(tài)檢測電路和告警電路。
其中穩(wěn)壓電源電路AC220V市電經(jīng)變壓器By降壓為16v，圓型橋式整流器QZ整流，電容C1、C3濾波，三端式穩(wěn)壓集成塊IC1(L7812)穩(wěn)壓為DC12V直流工作電壓，觸發(fā)控制電路是由分別對J1和J2進(jìn)行控制的IC2(NE555)、電阻R4、R12、R13、電容C10和IC3(NE555)、電阻R7、R14、R15、電容C11組成的二組雙穩(wěn)態(tài)型施密特觸發(fā)器電路，IC2或IC3的2腳和6腳是觸發(fā)信號電壓的共同輸入端，3腳是輸出端，功能變換電路由IC2與IC3(NE555)、連接的輕觸開關(guān)KH-1、二極管D3、電阻R4、R7、三極管BG4組成，工作狀態(tài)顯示電路由IC4(LM324)、IC5(LM324)組成，電阻R16-R20和電阻R23-R27分別為IC4、IC5反相輸入端的電壓比較分壓電阻，每片運放集成電路的四個同相端并聯(lián)后直接接入IC2、IC3觸發(fā)器相應(yīng)的觸發(fā)輸入端，電阻R28-R33和二極管D6-D17、發(fā)光二極管LED6-LED9和發(fā)光二極管LED10-LED13組成被檢測電位或觸發(fā)器的觸發(fā)電平顯示電路，發(fā)光二極管LED1、電阻R5、發(fā)光二極管LED2、電阻R10和發(fā)光二極管LED3、電阻R9、發(fā)光二極管LED4、電阻R11分別為IC2、IC3輸出高低電平的指示電路，發(fā)光二極管LED5、電阻R8、輕觸開關(guān)KH-2組成功能變換狀態(tài)顯示電路，工作狀態(tài)檢測輸入變換電路由DW1、電阻R1、輕觸開關(guān)KQ1、KQ2、傳輸線接插件CT1、CT2、QA、TA、電阻R34、R35、R36、傳輸線接插件CS1～CS4組成，CT1、CT2、QA、TA、CS1～CS4及R34、R35、R36設(shè)置在檢測變換器RV中，告警電路由音樂片集成電路ICy、蜂鳴器FM、三極管BG2、電容C7-C9組成。
參照附圖1、2，本實用新型由交流電源控制電路、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)控制電路、功能變換電路、工作狀態(tài)顯示電路、工作狀態(tài)檢測電路、告警電路等部分組成。各部分電路元器件在整機(jī)電路中的作用原理分述如下交流電源控制電路為了使安裝、折卸、維修等方便快捷，運用中靈活多變，本實用新型將電源輸入、輸出的方式均設(shè)置為插入式。CZ0為總電源插座。CZ1、CZ2均為電源輸出的負(fù)載插座，其電源獲得分別受到J1和J2的控制。J1、J2(繼電器)在控制電路的作用下，可工作于J1的吸合釋放(通斷)聯(lián)動到J2的釋放吸合(斷通)以及互不影響，各按各的設(shè)置功能要求動作等兩類工作方式。RL為電源輸入總保險器。
觸發(fā)控制電路本實用新型選用由二個時基電路IC2(NE555)、IC3(NE555)等元件為主組成的二組雙穩(wěn)態(tài)型施密特觸發(fā)器電路分別對J1和J2進(jìn)行控制的。IC2或IC3的2腳和6腳是觸發(fā)信號電壓的共同輸入端，3腳是輸出端。當(dāng)輸入端電壓≤1/3VCC(置位電壓)時，對應(yīng)觸發(fā)器的Q端輸出高電位，J1或J2吸合，觸點接通。至此，輸入端電壓保持其低電位或電壓只要不超過2/3VCC(復(fù)位電壓)和總復(fù)位端(IC2或IC3的4腳)保持高電位，則Q端保持其高電位穩(wěn)態(tài)狀況。若輸入端電壓≥2/3VCC(復(fù)位電壓)時，對應(yīng)觸發(fā)器的3腳輸出低電位，J1或J2釋放，其觸點斷開。至此，只要保持其高電位或回降電壓不低于置位電壓，則保持其該種穩(wěn)態(tài)狀況。若將總復(fù)位端置入低電位(約0V)，則不論輸入端處于何種電位，對應(yīng)IC的輸出端輸出低電位。
功能變換電路本實用新型的功能變換電路實則是一組聯(lián)動與分動的控制電路。當(dāng)KH-1處于閉合狀況，IC2的3腳輸出高電位時，BG4導(dǎo)通，IC3的總復(fù)位端被鉗制于低電位，不論輸入端處于何種電位，輸出都將保持低電位。也就是說，J1吸合、J2釋放、J1釋放，J2按獨立運行方式工作。當(dāng)KH-1處于關(guān)斷狀況時，二組施密特觸發(fā)器電路互不干涉，各施其責(zé)。使本實用新型靈活方便。
工作狀態(tài)顯示電路 本實用新型采用了性能可靠，價格低廉的LM324(IC4、IC5)四運放集成電路，分別對IC2、IC3施密特觸發(fā)器觸發(fā)電位移動狀態(tài)的位移進(jìn)行監(jiān)控。只需一根單芯屏蔽線即可。IC4、IC5設(shè)定為電壓比較器工作狀態(tài)，利用其輸出電平的高低帶動發(fā)光二極管顯示亮暗，來反映被檢測設(shè)施所處的工作狀態(tài)。而且，此輸出電平的高低也可作為自動監(jiān)控的信號電平。圖2中R16-R20和R23-R27分別為IC4、IC5二個四運放集成電路反相輸入端的電壓比較分壓電阻，每片運放集成電路的四個同相端并聯(lián)后直接接入IC2、IC3觸發(fā)器相應(yīng)的觸發(fā)輸入端。R28-R33和D6-D17等元件主要是為LED6-LED9和LED10-LED12的單限顯示和降低整機(jī)功耗而設(shè)置。例如被檢測電位或觸發(fā)器的觸發(fā)電平＞2/3VCC電壓時，顯示電路不是按順序全部點亮，而是LED9或LED13點亮，LED6-LED12被依序鎖定不亮。采用此電路，就消除了6只發(fā)光二極管同亮?xí)r的功耗。R28-R33及D6-D17等元件均可不設(shè)置。R21、R22為IC4、IC5顯示電路發(fā)光二極管的限流電阻。C10-C13是為防止外部干擾所造成的誤動作的旁路電容，C14、C15為對快速脈沖電平消顫電容。LED1、R5、LED2、R10和LED3、R9、LED4、R11等元件分別為IC2、IC3集成電路輸出高低電平的指示電路，LED5、R8、KH-2等組成功能變換狀態(tài)顯示電路。
工作狀態(tài)檢測輸入變換電路DW1、R1主要是為IC2與IC4和IC3與IC5能始終工作在正常的準(zhǔn)確的匹配狀態(tài)而設(shè)置，同時還能對觸發(fā)電阻的最大輸入阻抗起到相對的調(diào)整作用。KQ1、KQ2為輕觸開關(guān)，設(shè)置在自控器上，在未接入其它檢測輸入電路時，既可作為空載試驗開關(guān)，也可作為對交流輸出負(fù)載的手動啟動停止開關(guān)。RV(檢測變換器)設(shè)置在需被檢測的設(shè)施旁(如水箱旁)，QA、TA分別為機(jī)旁手動試驗開啟和停止的輕觸按鈕，CT1、CT2、CS1-CS4為傳輸線的接插件，R34-R36為檢測電阻。采用本設(shè)計，使檢測傳導(dǎo)布設(shè)線路單一，設(shè)點任意，工作性能可靠，用途變化多端，調(diào)整容易，適配性能強(qiáng)、增設(shè)用途所需成本極低，能極其廣泛地適配于水位、排灌、水壓、油壓、氣壓、行程、光敏、磁敏、溫度、濕度、速度、定時、延時、報警等等傳感器件，所需達(dá)到靈活檢測并作相關(guān)自動控制的場合。
告警電路告警電路在設(shè)施設(shè)置到達(dá)極限時工作。為了降低整機(jī)靜態(tài)功耗和綜合成本，ICy所需的+3V直流電源采用了由BG1、R2、DW2、C5、C6等元件構(gòu)成的射隨器穩(wěn)壓電路。ICy的觸發(fā)信號經(jīng)C8、C9觸發(fā)隔離電容從 和接點處取得。C7的作用主要是改善觸發(fā)性能。其工作過程是IC4、IC6的上限比較器每輸出高電平一次，則告警電路被觸發(fā)一次，播放一首音樂后自動停止。
本實用新型只用一根單芯屏蔽線，傳輸被檢測信號至觸發(fā)電路的輸入端和比較電路的同相端，便可直接對各種水況、行程開關(guān)狀況、聲光度、溫度、濕度、水壓、油壓、氣壓、定時、延時等等進(jìn)行自動控制、顯示、告警。本實用新型電路配置簡單，用途變換靈活，制作容易，成本低，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，安裝、調(diào)試、拆卸、維護(hù)、轉(zhuǎn)換用途簡單、方便、快捷，應(yīng)用范圍廣，通用性強(qiáng)。


圖1——本實用新型電路框圖圖2——本實用新型電原理圖圖3——檢測變換器RV電原理圖圖4——本實用新型只用一根單芯屏蔽傳輸線能在多處對一臺或二臺聯(lián)動機(jī)電設(shè)施進(jìn)行啟動和停止控制連接電原理圖圖5——光敏電阻、光敏三報管、磁敏開關(guān)、溫敏電阻、濕敏電阻、速度繼電、聲控、定時、延時、電接點濕度、氣壓、水壓、油壓等傳感器連接電原理圖圖6——本實用新型用于定時、延時電容配置電原理圖具體實施方式
下面舉出本實用新型應(yīng)用實施例例1雙水位全自動控制、顯示、告警。
工作環(huán)境狀況水源不足但斷續(xù)有水或很小的水量；要求從蓄水箱到供水箱實現(xiàn)自來水無人監(jiān)管的全自動控制。
參照圖2，設(shè)定CZ1控制蓄水的電磁閥，CZ2控制上水的單相泵電機(jī)，功能開關(guān)處于閉合狀態(tài)(LED5亮)，傳輸線二端裝上插頭后分別插入自控器和機(jī)旁(水箱旁)RV傳輸變換器上的CT1和CT2插座上，水位設(shè)置I、II、III、IV檔，相應(yīng)的輸入端電平分別為3.12V、4.72V、6.32V、7.92V)控制回路從穩(wěn)壓電路取得DC12V直流工作電壓后，若二只水箱中的水位均低于I檔．則IC2、IC3觸發(fā)器輸入端電位處于(R13/R12+R13)×DCl2V＜1/3DCl2V和(R14/R14+R15)×DCl2V＜1/3DCl2V＝2.59V＜4V的狀態(tài)，IC2、IC3均滿足觸發(fā)電路被置位的第一條件，但由于聯(lián)動電路對IC3的鉗位作用，只能J1吸合，電磁閥得電，閥門開啟，進(jìn)入蓄水狀態(tài)；J2釋放，上水的泵電機(jī)停止工作，消除了上水泵機(jī)因缺水空轉(zhuǎn)而燒毀的因素。當(dāng)蓄水水位達(dá)到I檔水位時，VT電壓經(jīng)水電阻(約3KΩ-15KΩ)、檢測電阻R34-R36、QA、CT1、傳輸線到達(dá)自控器中IC2觸發(fā)器和IC4電壓比較器的共同輸入端A點，其檢測電壓約為4.3V。此電壓＜2/3DC12V(復(fù)位電平)和＞3.12V(下比較器反相輸入端電平)，J1保持吸合狀態(tài)，下限比較器輸出高電位，LED6點亮，表示蓄水已達(dá)到I檔水位。當(dāng)水位到達(dá)II檔、III檔水位時，其工作原理與I檔類似。
當(dāng)水位到達(dá)IV檔水位時，VT電壓經(jīng)水電阻、QA、CT1、傳輸線和R12與R13又重組分壓比，其檢測電壓＞7.92V(上限比較器反相輸入端電平)，滿足電路翻轉(zhuǎn)輸出相應(yīng)控制電平的條件。同時，上限比較器輸出的高電平經(jīng)D1、R3、BG3等元件將IC2的總復(fù)位端鉗位于低電位，迫使IC2一定輸出低電位，J1釋放，停止蓄水，告警電路被觸發(fā)，告知人們水已蓄滿。同時，BG4因此無基極電流而消除了對IC3的鉗位作用，IC3輸出高電平，J2吸合，上水泵電機(jī)得電運轉(zhuǎn)，開始從蓄水箱向上水箱注水，其停止過程與蓄水控制過程類似。此后，該電路按各只水箱水位上升下降狀況周而復(fù)始，自動地控管著蓄水與上水的運行。
若只用于上水或灌溉自動控制，則只需將RV插入CT1或CT2，負(fù)載插入CZ1或CZ2即可。也就是說本實用新型能同時對二套上水或灌溉機(jī)電設(shè)施進(jìn)行全自動控制。若用于對各種水況的排泄，則只需將RV插入CT1，負(fù)載插入CZ2，按下KH使KH-1處于閉合(聯(lián)動狀態(tài))即可。如果負(fù)載功率＞1KW＜7.5KW或需三相交流電源，則只需將JWH-1A自控器中CZ1或CZ2的輸出去控制一只CJ20-16A～40A的交流按觸器即可。如果負(fù)載功率＞7.5KW～300KW，也可將本實用新型的CZ1或CZ2的輸出去控制該類負(fù)載設(shè)施配套的起動箱、柜中的中間交流繼電器。
例2光、聲、溫、濕、磁、壓力、定時、延時等自動控制參照圖5，光敏電阻GR、光敏三極管BG、溫敏電阻NT、濕敏電阻SR、聲敏開關(guān)SK、定延時電容C等元器件，插入本實用新型或RV檢測變換器上的CT1或CT2插座上，便可實現(xiàn)相應(yīng)的全自動控制。磁敏開關(guān)CM、速度繼電器SJ、電接溫度計JD-T、電接點氣壓表JD-Q、電接點水壓表JD-S及電接點油壓表JD-Y等元器件，直接應(yīng)用于此電路中，將獲得滿意的自控效果。其自控原理是將VT(檢測電壓)經(jīng)過變阻后或直接經(jīng)CS4、QA、CT1或CT2輸送到施密特觸發(fā)器與電壓比較器的共同輸入端，而后對負(fù)載進(jìn)行控制的。
例3只用一根單芯屏蔽線，便可在數(shù)百處對同一套或聯(lián)動機(jī)電設(shè)施進(jìn)行啟動停止控制圖4是接線電原理圖。從圖4可見，各控制點的RV(檢測變換器)是串連布設(shè)的，VT(檢測電壓)經(jīng)R36、R35、R34、RV1-n→RV1-1直接轉(zhuǎn)輸至A點。開機(jī)后待機(jī)時，A點電位按分壓比計算＞4.5V＞ DC12V，IC2處于復(fù)位狀態(tài)，其3腳(Q端)輸出低電位，J1停止，CZ1無交流電源輸出。當(dāng)按下任一控制點RV上的QA時，A點電位立即降至2.59V＜ DC12V，IC2被置位，其Q端輸出高電平，J1吸合，CZ1向負(fù)載供電并保持其穩(wěn)態(tài)。當(dāng)按下任一控制點RV上的TA時，VT+10V電壓直接經(jīng)某段QA傳輸至A點＞ DC12V(復(fù)位電壓)，IC2電路被復(fù)位，IC2的Q端輸出低電位，J1釋放，CZ1斷電。
例4定時、延時電容配置及其自控使用方法圖6實質(zhì)上是一個單穩(wěn)態(tài)型定時電路。將裝入一只電容C的插頭插入CS4插座，即可作為定時開關(guān)，也當(dāng)作延時開關(guān)，其充電時間常數(shù)理論值為td＝1.1·R13·C。接通電路電源，插入電容C瞬間，根據(jù)電容兩端電壓不能突變的固有特性，A點電位約等于VT電壓+10＞ DC12V(復(fù)位電壓)，IC2的Q端輸出低電位。當(dāng)電容C兩端電壓經(jīng)充電回路達(dá)到一定程度后，即A點電位下降至＜ DC12V(置位電壓)時，IC2的Q端輸出高位，J1吸合，CZ1向負(fù)載供電，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。按一下TA，延時重新開始。參照圖6的配置，在實用中若用于定時向負(fù)載輸送電能，則只需將負(fù)載插頭插入CZ1上。若用于延時關(guān)閉負(fù)載電源，只需按下KH開關(guān)，負(fù)載插入CZ2上即可。
權(quán)利要求1.萬用自動控制器，其特征在于包括有交流電源控制電路、穩(wěn)壓電源電路、觸發(fā)控制電路、功能變換電路、工作狀態(tài)顯示電路、工作狀態(tài)檢測電路和告警電路，其中穩(wěn)壓電源電路AC220V市電經(jīng)變壓器By降壓為16v，圓型橋式整流器QZ整流，電容C1、C3濾波，三端式穩(wěn)壓集成塊IC1(L7812)穩(wěn)壓為DC12V直流工作電壓，觸發(fā)控制電路是由分別對J1和J2進(jìn)行控制的IC2(NE555)、電阻R4、R12、R13、電容C10和IC3(NE555)、電阻R7、R14、R15、電容C11組成的二組雙穩(wěn)態(tài)型施密特觸發(fā)器電路，IC2或IC3的2腳和6腳是觸發(fā)信號電壓的共同輸入端，3腳是輸出端，功能變換電路由IC2與IC3(NE555)、連接的輕觸開關(guān)KH-1、二極管D3、電阻R6、R7、三極管BG4組成，工作狀態(tài)顯示電路由IC4(LM324)、IC5(LM324)組成， 電阻R16-R20和電阻R23-R27分別為IC4、IC5反相輸入端的電壓比較分壓電阻，每片運放集成電路的四個同相端并聯(lián)后直接接入IC2、IC3觸發(fā)器相應(yīng)的觸發(fā)輸入端，電阻R28-R33和二極管D6-D17、發(fā)光二極管LED6-LED9和發(fā)光二極管LED10-LED15組成被檢測電位或觸發(fā)器的觸發(fā)電平顯示電路，發(fā)光二極管LED1、電阻R5、發(fā)光二極管LED2、電阻R10和發(fā)光二極管LED3、電阻R9、發(fā)光二極管LED4、電阻R11分別為IC2、IC3輸出高低電平的指示電路，發(fā)光二極管LED5、電阻R8、輕觸開關(guān)KH-2組成功能變換狀態(tài)顯示電路，工作狀態(tài)檢測輸入變換電路由DW1、電阻R1、輕觸開關(guān)KQ1、KQ2、傳輸線接插件CT1、CT2、QA、TA、電阻R34、R35、R36、傳輸線接插件CS1～CS4組成，CT1、CT2、QA、TA、CS1～CS4及R34、R35、R36設(shè)置在檢測變換器RV中，告警電路由音樂片集成電路ICy、蜂鳴器FM、三極管BG2、電容C7-C9組成。
專利摘要萬用自動控制器，是一種對多種傳感信號進(jìn)行檢測、控制、顯示等的控制器。它包括有交流電源控制、穩(wěn)壓電源、觸發(fā)控制、功能變換、工作狀態(tài)顯示、工作狀態(tài)檢測、告警等電路。核心電路是由二片時基電路NE555組成的施密特觸發(fā)電路和二片四運放電路LM324組成的電壓比較器電路。本實用新型只用一根單芯屏蔽線傳輸被檢測信號至觸發(fā)電路的輸入端和比較器電路的共同輸入端，便可對各種水況、行程開關(guān)狀況、聲光度、溫度、濕度、水壓、油壓、氣壓、定時、延時等等進(jìn)行自動控制、顯示、告警。本實用新型電路配置簡單，用途變換靈活，制作容易，成本低，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，安裝、調(diào)試、拆卸、維護(hù)、轉(zhuǎn)換用途簡單、方便、快捷，應(yīng)用范圍廣，通用性強(qiáng)。
文檔編號G05D27/02GK2557991SQ0227872
公開日2003年6月25日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者金名卓 申請人:金名卓