專利名稱：智能液位控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種排水系統(tǒng)中的液位控制裝置，特別是一種智 能液位控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的排水系統(tǒng)中，液位控制大多采用浮球開關(guān)檢測(cè)水位高低并 發(fā)出控制信號(hào)，并通過模擬控制電路控制水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水功能，以 熱繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保護(hù)，然而由于浮球開關(guān)的精確度受到其機(jī)械 結(jié)構(gòu)、加工精度以及水質(zhì)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(guān)的自身機(jī)械壽命也限制了整個(gè)控制器壽命。而熱繼
電器又很難對(duì)電機(jī)的過載做出精確保護(hù)，由于污水坑可能長時(shí)間無 水，可導(dǎo)至水泵長期不運(yùn)行而銹蝕，所以控制器的巡檢功能可以檢測(cè) 水泵長期不運(yùn)行的信號(hào)，而進(jìn)行自動(dòng)定期的短時(shí)間巡檢運(yùn)行，以防止 水泵銹蝕。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型克服了上述缺點(diǎn)，提供了一種高靈敏度、高可靠性的 智能液位控制器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種智能液位 控制器，包括至少兩個(gè)采樣電極、采樣信號(hào)處理單元、微控制器、水 泵驅(qū)動(dòng)電路和水泵，所述采樣電極采集的水位信號(hào)通過所述采樣信號(hào) 處理單元進(jìn)行處理后輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應(yīng)的控 制信號(hào)控制所述水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，所述采樣電極包括一個(gè)公共端和至少一個(gè)水位檢測(cè)端，所述水位檢測(cè)端的位置高于公共端位置。
所述采樣信號(hào)處理單元可包括順次連接的整流電路、比較電路和 信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。
還可包括一個(gè)停運(yùn)運(yùn)行檢測(cè)電路，用于檢測(cè)水泵驅(qū)動(dòng)電路是否出 于工作狀態(tài)，并發(fā)送給所述微控制器。
還可包括一個(gè)運(yùn)行檢測(cè)電路，用于檢測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送給 所述微控制器。
所述公共端可通有交流電，多個(gè)水位檢測(cè)端分別設(shè)置在不同的高 度位置。
所述水泵驅(qū)動(dòng)電路可包括由三極管驅(qū)動(dòng)的接觸器，所述三極管的 基極接收由所述微控制器發(fā)出的控制信號(hào)，集電極與所述接觸器線圈 相連，所述接觸器的常開觸點(diǎn)連接在電源與水泵之間。
所述停運(yùn)運(yùn)行檢測(cè)電路可包括設(shè)置在所述水泵驅(qū)動(dòng)電路中接觸
器的常開觸點(diǎn)，所述常開觸點(diǎn)的兩端分別連接在+5V電源和微控制器 的信號(hào)輸入端。
所述運(yùn)行檢測(cè)電路可包括設(shè)置在水泵中的電流互感器，所述電流 互感器的輸出依次經(jīng)過二極管和電容的整流后輸入到所述微控制器中。
所述水泵可為兩個(gè)，分別通過兩路水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。 本實(shí)用新型在水淹沒水位檢測(cè)端時(shí)，與公共端導(dǎo)通，產(chǎn)生能夠表 征水位的采樣信號(hào)，所述采樣信號(hào)通過所述采樣信號(hào)處理單元進(jìn)行處 理后輸入到微控制器，由所述微處理器根據(jù)檢測(cè)到的水位，輸出相應(yīng) 的控制信號(hào)控制所述水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠精確地判
斷水位并控制水泵的啟動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的排水。此外，本實(shí)用 新型采用電流互感器直接檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行電流，通過所述微控制器與設(shè) 定值進(jìn)行比較，并控制水泵的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)過載的精確保護(hù)，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(diǎn)，能夠感 知水泵驅(qū)動(dòng)電路是否工作，進(jìn)而判斷水泵是否運(yùn)行，并在所述微控制 器的控制下，使長期不運(yùn)行的水泵定期短時(shí)運(yùn)行，防止銹死。

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖2為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式

如圖1中所示，本實(shí)用新型包括依次連接的四個(gè)采樣電極、整流 電路、比較電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、微控制器、水泵驅(qū)動(dòng)電路和水泵， 所述采樣電極采集的水位信號(hào)通過所述采樣信號(hào)處理單元進(jìn)行處理 后輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制所述水 泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，如圖2中所示，所述采樣電極包括一個(gè)公 共端1和三個(gè)水位檢測(cè)端2、 3、 4，所述公共端1低于各水位檢測(cè)端 的位置，位于水池的底部，三個(gè)水位檢測(cè)端分別處于不同的高度，用 于檢測(cè)不同的水位。兩個(gè)水泵M1、 M2也設(shè)置在水池的底部。
如圖3中所示，工頻交流電源由L、 N端輸入后連接一個(gè)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(gè)副邊線圈的輸出各自 經(jīng)過整流和濾波后，分別輸出+24V直流和+5V直流電，所述+5V輸 出經(jīng)過穩(wěn)壓器U3穩(wěn)壓后，給微控制器Ul提供工作電源。
所述水位電極中的三個(gè)水位檢測(cè)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(hào)都通過整流橋Bl整流和電容Cll 濾波后輸入到比較器U2的一個(gè)輸入端，4端為超高水位端，4端經(jīng) 過二極管D6整流后輸入到比較器U2的另一輸入端，比較器U2的
上述兩個(gè)輸入信號(hào)分別與兩個(gè)基準(zhǔn)電壓信號(hào)比較后，輸出兩個(gè)比較結(jié) 果分別經(jīng)三極管Q3/Q4驅(qū)動(dòng)和光電耦合器U4/U5耦合后輸入給所述 微控制器U1的兩個(gè)控制端RC0/RC1端。
當(dāng)水池中的積水到達(dá)水位檢測(cè)端電極所在水位時(shí)，如水位達(dá)到3 端，由于水的導(dǎo)電性，3端獲得與1端相同的12V交流電，經(jīng)整流橋 Bl將交流電整成直流電壓，再通過比較器U2比較、驅(qū)動(dòng)光電耦合器 U4，從而把液位信號(hào)送到微控制器Ul的輸入口，由所述微控制器 Ul控制水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)排水。當(dāng)水位降到低于2端時(shí)，2端斷開與1 端的導(dǎo)電連接，所述微控制器U1接收到1端的液位信號(hào)，并控制所 述水泵停運(yùn)，排水過程停止。而當(dāng)水位達(dá)到4端的超高水位時(shí)，所述 微控制器Ul接收到4端的液位信號(hào)，并控制所述兩臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)， 快速排出池中積水。
所述微控制器Ul根據(jù)所述比較器U2發(fā)出的信號(hào)，判斷啟動(dòng)或 停止所述水泵，并發(fā)出兩路控制信號(hào)，分別控制兩個(gè)水泵的工作，所 述控制信號(hào)分別經(jīng)光電耦合器U6/U7耦合后各自連接到三極管 Ql/Q2的基極，經(jīng)所述三極管分別驅(qū)動(dòng)繼電器Z1/Z2線圈，從而控制 相應(yīng)的繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，使得與所述繼電器Zl/Z2觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)相連的水 泵M1/M2啟動(dòng)工作。
所述運(yùn)行檢測(cè)電路用于檢測(cè)水泵中電機(jī)線圈上流過的電流，兩路 運(yùn)行檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)相同，以與所述水泵M1相連的運(yùn)行檢測(cè)電路為例，
在所述水泵M1中設(shè)置電流互感器，所述電流互感器采集到的信號(hào)有 端子9、 IO端輸入，經(jīng)二極管D3和電容C9后，將檢測(cè)到的交流電 流信號(hào)整流成直流電壓信號(hào)，輸入到微控制器U1的控制端RA3端， 同理，設(shè)置在所速水泵M2中的電流互感器采集的信號(hào)經(jīng)端子11、 12 端輸入，通過二極管D4和電容C10后，將整流后的直流電壓信號(hào)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(cè)信 號(hào)后，與額定值進(jìn)行比較，通過控制所述水泵驅(qū)動(dòng)電路，將工作電流 超過額定值、即過載運(yùn)行的對(duì)應(yīng)水泵切斷，同時(shí)如果排水作業(yè)尚未完 成，則控制另一臺(tái)水泵啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
所述停運(yùn)運(yùn)行檢測(cè)電路包括設(shè)置在所述接觸器Z1、 Z2中的常開 觸點(diǎn)5-6端和7-8端，所述每對(duì)常開觸點(diǎn)的兩端分別連接在+5V電源 和微控制器U1的信號(hào)輸入端，當(dāng)所述微控制器U1通過自動(dòng)巡檢， 檢測(cè)到其中的任一常開觸點(diǎn)長期沒有動(dòng)作，即由于水池長期沒有積 水，水泵長期不運(yùn)行，因此會(huì)導(dǎo)致水泵銹死，可通過微控制器控制水 泵定期短時(shí)起泵，以免水泵銹死。
此外，還可通過所述微控制器控制兩水泵自動(dòng)輪換使用，避免兩 水泵磨損不均衡導(dǎo)致的影響整個(gè)設(shè)備的壽命。所述微控制器可以為單 片機(jī)、可編程控制器(PLC)、嵌入式控制器(MCU)等。
以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的智能液位控制器進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本 文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以 上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想； 同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體 實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不 應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種智能液位控制器，其特征在于包括至少兩個(gè)采樣電極、采樣信號(hào)處理單元、微控制器、水泵驅(qū)動(dòng)電路和水泵，所述采樣電極采集的水位信號(hào)通過所述采樣信號(hào)處理單元進(jìn)行處理后輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制所述水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，所述采樣電極包括一個(gè)公共端和至少一個(gè)水位檢測(cè)端，所述水位檢測(cè)端的位置高于公共端位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能液位控制器，其特征在于還包括 一個(gè)停運(yùn)運(yùn)行檢測(cè)電路，用于檢測(cè)水泵驅(qū)動(dòng)電路是否出于工作狀態(tài)， 并發(fā)送給所述微控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能液位控制器，其特征在于還包括 一個(gè)運(yùn)行檢測(cè)電路，用于檢測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送給所述微控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能液位控制器，其特征在于所述公 共端通有交流電，多個(gè)水位檢測(cè)端分別設(shè)置在不同的高度位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能液位控制器，其特征在于所述停 運(yùn)運(yùn)行檢測(cè)電路包括設(shè)置在所述水泵驅(qū)動(dòng)電路中接觸器的常開觸點(diǎn)，所述常開觸點(diǎn)的兩端分別連接在+5V電源和微控制器的信號(hào)輸入端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能液位控制器，其特征在于所述運(yùn)行檢測(cè)電路包括設(shè)置在水泵中的電流互感器，所述電流互感器的輸出 依次經(jīng)過二極管和電容的整流后輸入到所述微控制器中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的智能液位控制器，其特征在于所述采樣信號(hào)處理單元包括順次連接的整流電路、比較電路和 信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的智能液位控制器，其特征 在于所述水泵驅(qū)動(dòng)電路包括由三極管驅(qū)動(dòng)的接觸器，所述三極管的 基極接收由所述微控制器發(fā)出的控制信號(hào)，集電極與所述接觸器線圈 相連，所述接觸器的常開觸點(diǎn)連接在電源與水泵之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的智能液位控制器，其特征 在于所述水泵為兩個(gè)，分別通過兩路水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種排水系統(tǒng)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(gè)采樣電極、采樣信號(hào)處理單元、微控制器、水泵驅(qū)動(dòng)電路和水泵，在水淹沒水位檢測(cè)端時(shí)，與公共端導(dǎo)通，產(chǎn)生能夠表征水位的采樣信號(hào)，所述采樣電極采集的水位信號(hào)通過所述采樣信號(hào)處理單元進(jìn)行處理后輸入到微控制器，由所述微處理器輸出相應(yīng)的控制信號(hào)控制所述水泵驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，從而能夠精確地判斷水位并控制水泵的啟動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效的排水。所述采樣電極包括一個(gè)公共端和至少一個(gè)水位檢測(cè)端，所述水位檢測(cè)端的位置高于公共端位置。
文檔編號(hào)G05D9/12GK201066453SQ20072014322
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者謝承鴻 申請(qǐng)人:謝承鴻