專利名稱：全自動水位控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自來水塔的水位控制器，特別是由電子線路控制的全自動水位控制器。
目前市場上出售的水位控制器，一般有三個電極，其中一個接地，一個高水位電極，一個低水位電極。當(dāng)高水位電極觸及水塔中水時(shí)，通過控制線路，切斷電源，停止抽水。當(dāng)?shù)退浑姌O露出水面時(shí)，其控制線路使電源導(dǎo)通，水泵工作從而保持了水塔水位在一定的范圍之內(nèi)。
隨著人民生活提高，農(nóng)村也普遍使用了自來水。為了節(jié)約人力，也普遍使用了水位置控制器，但目前的水位控制器存在如下缺點(diǎn)一、在枯水期，水井中水的貯量小于水塔的容量，往往把水抽干了。水塔中水位也達(dá)不到設(shè)定的高度，水泵長時(shí)間空抽而導(dǎo)致電機(jī)損壞。
二、供電線路斷相，這種情況在農(nóng)村時(shí)有發(fā)生而導(dǎo)致電機(jī)損壞。
三、在水泵中吸入異物，使水泵卡死，而導(dǎo)致電機(jī)損壞。
四、控制器部份原件損壞導(dǎo)致失控使電機(jī)損壞。
設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的目的，是提供一種全自動的水位控制器，而且當(dāng)電機(jī)斷相、過流、空轉(zhuǎn)、易損部件的損壞時(shí)都能起保護(hù)作用的水位控制裝置。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是一、探頭由四個電極組成即接地電極、低水位電極、高水位電極、保護(hù)電極。
二、電沅可以有二種形式三相供電，適用于功率較大水泵，可供單位、廠、礦使用；單相供電，適用于小水泵，供家庭使用。
三、利用互感器取出電機(jī)斷相或過流信號自動切斷電源。
四、控制電路用二塊四運(yùn)放集成電路，一塊時(shí)基電路和八只三極管組成，上述原器件裝在一塊線路板上，線路板又裝入控制器的盒子中。
五、在控制線路板中設(shè)置電子定時(shí)線路，如果開機(jī)就不能進(jìn)水，電機(jī)電源將五分鐘內(nèi)切斷，如果抽水中途不能進(jìn)水，電機(jī)將在一定的時(shí)間內(nèi)停機(jī)。
六、增加再保護(hù)電器，探頭中設(shè)保護(hù)電極，由穩(wěn)壓管、電阻等組成過壓保護(hù)電路，當(dāng)控制四中的易損元件損壞時(shí)，上述電路工作。
七、電P1,P2,R24,R21組成雙穩(wěn)態(tài)電路其使運(yùn)行可靠。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型增加了電機(jī)斷相，過壓、過流保護(hù)電路，提高了整個自來水系統(tǒng)的可靠性和安全性。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述，

圖1是本實(shí)用新型的外形圖，圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。
圖1所示的外形圖中保護(hù)電極(1)、高水位電極(2)、低水位電極(4)、接地電極(5)裝在同一根四芯電纜的外面，并分別與電纜中的四根電線相連，電纜的另一端接四極插頭(14)。使用時(shí)將它插入四極插座(13)中，四極插座(13)設(shè)在控制器(10)的側(cè)面。四極插座上4個接頭分別連接線路板上A、C、B、D四點(diǎn)，接線器(6)設(shè)在控制器(10)的下方，電源輸入(8)連接380V的三相電源，或220V單相電源電源輸出(7)與水泵電動機(jī)接線盒相接，電源開關(guān)(9)裝在控制器下方。取樣電位器W1(11)，強(qiáng)迫開機(jī)掀扭K1(12)，定時(shí)設(shè)立撥動開關(guān)K2(3)，定時(shí)指示燈LED1(17)；LED2(18)，LED3(19)，LED4(20)，互感器取樣電壓指示燈LED6(16)，工作指示燈LED5(15)，裝在控制器正面。
結(jié)合圖2，對控制線路作進(jìn)一步說明電源從380V的三相電(或220V單相電)接入，經(jīng)繼電器J2與電機(jī)M相連，另一分路經(jīng)繼電器J1，變壓器T1，得到12-13V交流。經(jīng)R1限流提供三極管V3、V4、V5構(gòu)成探測電路。采用交流為探測電路電源，從而減少了探頭4個電極的電腐蝕。另一路經(jīng)二極管D1整流，經(jīng)電容C1濾波經(jīng)R2、R3限流，與繼電器J1、J2三極管V1、V2組成開關(guān)電路，另一分路經(jīng)穩(wěn)壓集成塊V6，輸出8.5-9.5V，提供給四運(yùn)放集成電路IC1電源。為了下面說明方便IC1四個運(yùn)放器分別命名為P1、P2、P3、P4。IC2四個運(yùn)放器命名為P5、P6、P7、P8。P4輸出7V±0.5V經(jīng)二極管D16、D17輸出5V±0.3V，供IC2、IC3的電源。
下面介紹幾個分壓電路①由R12、R13串聯(lián)，一端接穩(wěn)壓塊V6輸出，一端接地，此時(shí)R12、R13接點(diǎn)電壓為1.7V±0.1V接入IC1的3足和5足。
②由R23、R31串聯(lián)，一端接穩(wěn)壓塊V6輸出，一端接地，此時(shí)R23、R31接點(diǎn)電壓為3.4±0.1接入IC1的9足和12足。
③由R39、R34、R32、R36串聯(lián)，一端接入D16輸出端，一端接地，使各接點(diǎn)電壓為1V、2V、3V±0.1V，并分別與IC2的9、13、3足相連。
④由R35、R37串聯(lián)，一端按D16輸出，一端接地其接點(diǎn)電壓為2.5V±0.2V，并與IC2第5足相連。
⑤由R4與穩(wěn)壓管Dv串聯(lián)，R4另一端接整二極管D1輸出。穩(wěn)壓管Dv另一足接V1的基極，形成過壓保護(hù)電路，當(dāng)四運(yùn)放集成塊萬一損壞，此電路起保護(hù)。
過壓保護(hù)電路由R4，穩(wěn)壓管Dv、串聯(lián)組成三級管上偏置，R5是下偏置，正常情況下R4、DV的電阻大大于R5電阻，三極管V1不導(dǎo)通。J1接于常閉點(diǎn)，變壓器T1工作，當(dāng)電路發(fā)生過流R4端電壓驟然增加，此時(shí)穩(wěn)壓管軟擊穿，上偏置電阻大大減少使V1導(dǎo)通，J1切斷電源，P2輸出為0，V2截止，繼電器J2彈開，切開電機(jī)電源。
由P1、P2、R24、R21組成雙穩(wěn)態(tài)電路，使其運(yùn)行過程中提高了可靠性。
定時(shí)保護(hù)電路組成及工作原理由R35、R37、R38、R40、R16與P6構(gòu)成自繳振蕩器，振滿頻率約為1HZ。由于R35、R37的電壓為2.5V左右，所以當(dāng)D13或D14負(fù)端電壓低于1.8V時(shí)，P6就始終輸出高電壓而無法振蕩。
IC3是時(shí)基集成塊，具有五檔定時(shí)開關(guān)控制功能。14腳為電源端，7腳接地，2腳為復(fù)位端，1腳為定時(shí)開關(guān)控制端，IC3通電復(fù)位后，當(dāng)一個負(fù)脈沖加入1腳時(shí)，IC3便進(jìn)入定時(shí)控制狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間為T1。IC3的第3腳為定時(shí)檔位選擇端，當(dāng)IC3進(jìn)入定時(shí)控制狀態(tài)之后，第3腳每加一個負(fù)脈沖，其定時(shí)時(shí)間就升一檔。8～12腳是定時(shí)檔位顯示端，定時(shí)為T1時(shí)，8腳為0電位，其它腳為高電壓；9～12腳分別為0電壓時(shí)，通過定時(shí)指示燈LED1～LED4就能分別顯示T2～T54個時(shí)間檔位，13腳為定時(shí)輸出控制端，定時(shí)時(shí)間內(nèi)輸出0電平，定時(shí)時(shí)間之前輸出高電平，4、5、6腳外接Rc電路構(gòu)成時(shí)基源。通過C21，R45的選值可以使T1為5分鐘，五檔時(shí)間比為T1∶T2∶T3∶T4∶T5=1∶3∶5∶10∶15。C17、R43、R41、C15電路在通電后，經(jīng)過適當(dāng)延時(shí)，使V8有一個短暫的導(dǎo)通時(shí)刻，使IC3的1腳得一個負(fù)脈沖而所定定時(shí)控制狀態(tài)。此時(shí)定時(shí)為T1，8腳為0電位。如果水泵在自動開機(jī)后發(fā)生漏氣或水源不足，則水塔中水位不能上升，低水位探頭始終不能被水淹沒，V4無法導(dǎo)通。C10電位很低，而IC3的定時(shí)能定格為T1為5分鐘后，13腳輸出高電平經(jīng)R49，D11使P2翻轉(zhuǎn)為0，繼電器J2彈開得到空抽保護(hù)。
如果水泵能正常上水，低水位探頭4沉入水中，V4導(dǎo)通，C10電位上升，經(jīng)R16、R47及R14電壓，使D13負(fù)端電位升到5V以上，P6開始振蕩，定時(shí)時(shí)間隨P6的負(fù)脈沖經(jīng)D12加入IC3的第3腳開始自動換檔，當(dāng)拔動開關(guān)K2所接的檔位顯示端變?yōu)?V時(shí)，由于D14的限位，P6就輸出高電位而停止振蕩，實(shí)現(xiàn)自鎖，時(shí)間就設(shè)定在K2所接的檔位上。
定時(shí)的設(shè)定在安裝控制器時(shí)根據(jù)水塔的正常供水時(shí)間，一次設(shè)定K2就行。這樣，在水泵空抽時(shí)控制器可以在5分鐘內(nèi)實(shí)施空抽關(guān)機(jī)；而正常時(shí)又能合理地實(shí)施定時(shí)關(guān)機(jī)，特別是當(dāng)抽水的中途出現(xiàn)井水抽干時(shí)，塔沖水位無法上升到高水位，系統(tǒng)無法實(shí)施高水位關(guān)機(jī)時(shí)，而定時(shí)器能實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)機(jī)。
上述電源電路、開關(guān)電路、探測電路、控制電路、定時(shí)電路，都是現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的新穎性，是利用上述電路進(jìn)行合理的組合，形成一個新的產(chǎn)品。因?yàn)槭乾F(xiàn)有技術(shù)，對上述電路不作過份仔細(xì)描述。
當(dāng)水泵第一次抽水時(shí)，水塔中無水，各電極部處于斷開狀態(tài)，電機(jī)處于無源狀態(tài)，此時(shí)按強(qiáng)迫啟動按鈕(12)，IC1第6足接地，P2輸出高電位，經(jīng)限流電阻R25工作指示燈LED5(15)使V2導(dǎo)通，繼合器J2吸合，電機(jī)工作，水塔中水不斷上升，接地電極(5)沉入水中低水位電極(3)也相繼沉沒水中使V4導(dǎo)通。(井水、河水、地表水含有導(dǎo)電物質(zhì)，可把它看成導(dǎo)體)但由于P1、P2組成雙穩(wěn)態(tài)電路，P2輸出的高電位經(jīng)R24連于P1的負(fù)端，使P1輸出始終為0，所以V4的導(dǎo)通不影響P2導(dǎo)通，電機(jī)繼續(xù)工作。水位繼續(xù)升高，當(dāng)高水位電極(2)又沉入水中，使V5導(dǎo)通，經(jīng)R29、R30使1C1，6足為高電位，P2輸出為0，經(jīng)R25，使V2截止，繼電器J2釋放，電機(jī)停轉(zhuǎn)，水位開始降低，高水位電極又露出水面，V5又截止，但P1仍輸出高電位，P2輸出仍為0。當(dāng)水位再次降低，低水位電極露出水面V5截止，P2又輸出高電位……第二循環(huán)開始。
權(quán)利要求1.一種全自動水位控制器(10)，由探頭組件(22)，指示燈(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)，電位器(11)撥動開關(guān)(3)，強(qiáng)迫啟動按扭(12)，接線器(6)，四孔插座(13)，線路板組成，其特征在于保護(hù)電極(1)，高水位電極(2)，低水電極(4)，接地電極(5)，裝在四芯電纜(21)的外面，并分別與電纜中的四根電線相連，電纜的另一端接四極插頭(14)，構(gòu)成探頭組件(22)，使用時(shí)將它插入四極插座(13)中，四極插座(13)設(shè)在控制器(10)的側(cè)面，四極插座上的4個接頭分別連接于線路板上的A、C、B、D四點(diǎn)，接線器(6)設(shè)在控制器(10)的下方，電源輸入(8)，接380V(或220V)電源，電源輸出(7)與水泵電動機(jī)接線合相接，電源開關(guān)(9)裝在控制器下方。取樣電位器W1(11)，強(qiáng)迫開機(jī)撳扭K1(12)，定時(shí)設(shè)定撥動開關(guān)K2(3)，定時(shí)指示燈LED1(17)、LED2(18)、LED3(19)、LED4(20)互感器取樣電壓指示LED6(16)，工作指示燈LED5(15)裝在控制盒(10)的正面。
2.如權(quán)利要求1所述的全自動水位控制器，其特征是線路板由變壓器T1整流管D1，穩(wěn)壓塊V6濾波片電容C1、C4組成電源電路，由三極管V3、V4、V5探頭電極(1)、(2)、(4)、(5)組探測電路，由P1、P2、R24，R21、C11組成雙穩(wěn)態(tài)電路，由P6、V8、IC3組成定時(shí)電路，P8、P7組成，互感器取樣電壓電路，P5組成斷相保護(hù)電路，P3組成過流保護(hù)電路，由R24穩(wěn)壓管DV，三級管V1，繼電器K1組成過壓保護(hù)電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全自動水位控制器,能自動的控制自來水塔上水位。對電機(jī)的斷相、過流、空抽起保護(hù)作用。在全自動水位控制器上設(shè)有探頭組件(22)定時(shí)指示燈(17)、(18)、(19)、(20),工作指示燈(15),取樣指示燈(16),定時(shí)撥動開關(guān)(3),強(qiáng)迫開機(jī)撳扭(12),取樣電位器(11),及接線器(6),電源開關(guān)(9),變壓器,線路板繼電器互感器均裝在盒子中?？刂齐娐凡捎?塊四運(yùn)算集成塊。定時(shí)電路采用一塊時(shí)基集成塊。本實(shí)用新型,適用于機(jī)關(guān)單位自來水塔及家庭使用的小型自來水塔。
文檔編號G01F23/24GK2441123SQ00241728
公開日2001年8月1日 申請日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者徐志翔, 王文奎 申請人:徐志翔