專利名稱:自動(dòng)液位繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種用于液位控制的自動(dòng)繼電器及自動(dòng) 液位控制方法。
背景技術(shù):
水位控制器是一種應(yīng)用十分廣泛的自動(dòng)化器件,在工業(yè)循環(huán)水、污水處理、食品加 工、化工行業(yè)、汽車工業(yè)、太陽能熱水器等領(lǐng)域都有大量的應(yīng)用。在自來水尚未普及的中西 部農(nóng)村,屋頂水箱更是用其來控制水箱的水位。公知的水位控制器件主要有兩種一種是浮子開關(guān),利用浮子隨水位的高低漂浮而做上下機(jī)械運(yùn)動(dòng)來控制水位。這 種浮子開關(guān)的缺點(diǎn)是水中粘性水垢會(huì)影響浮子上下運(yùn)動(dòng),使水位控制系統(tǒng)產(chǎn)生控制錯(cuò)誤, 從而導(dǎo)致無法順利的進(jìn)行水位控制。另一種是電子水位控制系統(tǒng),其中應(yīng)用最普遍的是直流控制法,即利用變壓器對(duì) 市政220V交流電進(jìn)行降壓和隔離,再利用整流電路將降壓后的交流電變成直流電,將電極 接入水中,利用水位的高低來控制電路通斷,從而檢測(cè)水位。但直流控制法存在以下問題 1、電鍍效應(yīng)正電極在水中不斷地被消耗;2、結(jié)垢效應(yīng)負(fù)電極上會(huì)結(jié)上不導(dǎo)電的水垢,使 得系統(tǒng)失靈;3、正電極會(huì)向水中釋放金屬離子,影響水質(zhì)。為了克服直流控制法的缺點(diǎn),又出現(xiàn)了采用交流電的交流控制法,即在直流控制 法的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)振蕩信號(hào)電路,把直流信號(hào)變成高頻交流信號(hào),然后將電極安裝在 水中。由于采用的是交流電,因而克服了直流控制法的上述缺點(diǎn)。但由于增加了振蕩信號(hào) 電路,因而成本較高,且由于采用了高頻信號(hào)因而容易受干擾,因此其應(yīng)用受到制約。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,而提供一種用于液位 控制的自動(dòng)繼電器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如圖1所示在闡述圖1方案之前,我們首先應(yīng)注意到如下的事實(shí)市政50HZ,220V的交流輸電 網(wǎng)在進(jìn)入用戶之前,已將中線即N線與大地良好地接地連接。因此,圖1所示的容器中的接 地電極通過大地與N線連接在一起。本發(fā)明涉及一種自動(dòng)液位繼電器,其包括電源,負(fù)載,至少一個(gè)降壓電路,整流電 路,濾波穩(wěn)壓電路,執(zhí)行電路,控制信號(hào)獲取電路,采樣及交流平衡電路,多個(gè)電極,容器等 組成,其特征在于電源與負(fù)載及所述至少一個(gè)降壓電路相連接;所述至少一個(gè)降壓電路 的輸出端與整流電路相連接;整流電路的輸出端與濾波穩(wěn)壓電路相連接;濾波穩(wěn)壓電路的 輸出端與執(zhí)行電路相連接;采樣及交流平衡電路與多個(gè)電極中至少一個(gè)相連接,并由此獲 得水位高低的控制信號(hào),其輸出端與控制信號(hào)獲取電路相連接;控制信號(hào)獲取電路獲取來 自于采樣及交流平衡電路的控制信號(hào),其輸出端與執(zhí)行電路相連接,并將該控制信號(hào)送至執(zhí)行電路;執(zhí)行電路根據(jù)所述控制信號(hào),控制電路中的開關(guān)通斷,從而達(dá)到控制水位的目 的。所述多個(gè)電極可以預(yù)設(shè)為表示不同水位高低的電極,其至少包括高水位電極,低 水位電極各一個(gè)。圖1所示的技術(shù)方案中1、市政50HZ、220V的交流電經(jīng)降壓電路降壓、整流電路整流、濾波穩(wěn)壓電路濾波 穩(wěn)壓后,為執(zhí)行電路提供穩(wěn)定的直流電壓。2、當(dāng)容器中的液位低于D時(shí),高液位電極DG和低液位電極DD均未被液體浸沒,因 此I = I’= 0,執(zhí)行電路不工作,即處于K1接通、K2斷開的初始狀態(tài),此時(shí)負(fù)載(泵、交流接 觸器線包、中間繼電器線包等,為敘述方便,下面簡(jiǎn)稱負(fù)載為泵)啟動(dòng)。3、當(dāng)液位上升但仍低于G時(shí),由于K2仍為斷開狀態(tài),故I、I’仍為零,泵繼續(xù)通電工作。4、當(dāng)液位抵達(dá)G時(shí),高液位電極DG和低液位電極DD均浸沒在液體中,此時(shí),當(dāng)市 政交流電為負(fù)半周(N線高電位,L線低電位)時(shí),電流I流通并產(chǎn)生控制電壓Utl,執(zhí)行電壓 受Utl的驅(qū)動(dòng)而開始工作,導(dǎo)致K1斷開,K2閉合,K1的斷開使泵斷電而停止工作。在此情況下,當(dāng)市政交流電為正半周時(shí),由于采樣及交流平衡電路的作用,電路系 統(tǒng)產(chǎn)生圖1所示方向流動(dòng)的電流I’并且I’ ^ I,數(shù)值為數(shù)微安培。如果以時(shí)間為橫軸,將 I’與I畫在一起,則波形為圖2所示的50HZ正弦波。由此,可以看出,浸在液體中的電極上 流動(dòng)的是數(shù)μ A級(jí)的交流電流,因此電極既不會(huì)腐蝕也不會(huì)結(jié)垢。5、泵停止工作,當(dāng)液位逐步降至G以下,D以上時(shí),由于低液位電極DD仍浸在液體 中,K2仍繼續(xù)接通,仍繼續(xù)流通,U0仍繼續(xù)存在,故K1仍斷開,泵仍停。6、當(dāng)液位低于D時(shí),I = I’ = 0,導(dǎo)致Utl = 0,故執(zhí)行電路復(fù)位,本系統(tǒng)回復(fù)到K1 閉合,泵工作,K2斷開的起始狀態(tài)。7、常閉按鈕AN的作用如圖1所示,如果把容器稱為“桶”,把桶中的液體特定為 7jC,則當(dāng)水位低于D時(shí),泵啟動(dòng)開始上水,當(dāng)水位到達(dá)G時(shí),泵自動(dòng)停止抽水。在接下來的放 水過程中,水位將逐漸降低,只要水位不低于D,泵一直停止不啟動(dòng)。在此情況下,若恰好遇 到將要停電,用戶希望將桶盛滿水,如果沒有按鈕ΑΝ,水泵將無法啟動(dòng),有了按鈕ΑΝ,只要 輕按一次AN,I與I’隨即變?yōu)榱?,?dǎo)致Utl = 0,K1復(fù)位閉合接通,K2也復(fù)位斷開,水泵立即 開始抽水,直至水位到達(dá)G,水泵自動(dòng)停止抽水。因此,按鈕AN具有手動(dòng)上水的作用。只要 水位低于G,每按一次ΑΝ,本發(fā)明的自動(dòng)液位控制器就自動(dòng)地將水桶泵滿。本發(fā)明還揭露了一種自動(dòng)液位控制方法,其特征在于在包括電源,負(fù)載,至少一個(gè)降壓電路,整流電路,濾波穩(wěn)壓電路,執(zhí)行電路,控制 信號(hào)獲取電路,采樣及交流平衡電路等組成的電路的容器中設(shè)置多個(gè)電極,其每個(gè)電極的 預(yù)設(shè)位置代表水位的高低;(1)當(dāng)所述容器中的水位低于低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng);(2)當(dāng)所述容器中的水位上升時(shí),處于高于低水位電極但仍低于高水位電極時(shí),負(fù) 載仍保持啟動(dòng);(3)當(dāng)所述容器中的水位上升抵達(dá)高水位電極時(shí),負(fù)載停止;(4)當(dāng)所述容器中的水位下降時(shí),處于低于高水位電極但仍高于低水位電極時(shí),負(fù)
4載仍保持停止;(5)當(dāng)所述容器中的水位下降抵達(dá)低水位電極時(shí),重新進(jìn)入步驟(1)。
圖1為本發(fā)明的原理方框圖;圖2為液位傳感電極的電流波形波圖;圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路原理圖;圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但應(yīng)當(dāng)理解這里的說明并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明 保護(hù)范圍的限制。第一實(shí)施例如圖3所示,容器中的液體與大地相連,市政電網(wǎng)的N線通過大地也與液體相連。IV/Q、R2//C2組成降壓電路,D1-D4組成橋式整流電路,R3為限流電阻,C3> C4, Dff1 組成穩(wěn)壓與濾波電路,以上電路共同作用,可為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的直流電源。V1UC1及它們的附屬器件共同組成執(zhí)行電路。繼電器J具有JK1和JK2兩組觸點(diǎn)。 IC1為電壓比較器,其端口 2、端口 3的輸入阻抗趨向于無窮大。因此,這兩個(gè)端口之間,這 兩個(gè)端口對(duì)線路地,即丄丄之間,幾乎是互相隔離的;當(dāng)端口 3的電壓U3大于端口 2的比較 電壓U2時(shí),端口 1輸出高電平。反之,當(dāng)U3小于U2時(shí),端口 1輸出低電平。D6、D7、R1Q、JK2以及容器中的三個(gè)電極共同組成采樣及交流平衡電路。為保證市政 輸電系統(tǒng)及本實(shí)施例各電路的正常工作,Rltl取用兆歐姆級(jí)的大阻值電阻器。由于降壓電路 和Rltl,尤其是Rici的作用,使控制信號(hào)電流I1、交流平衡電流I2均為數(shù)微安培級(jí)的微弱電流, 對(duì)人體及系統(tǒng)電路的影響甚微。R8、R9、C5、C6、D6組成控制信號(hào)獲取電路。二極管D6的單向特性、IC1高輸入阻抗的 特性,可以防止交流平衡電流I2竄入控制信號(hào)獲取電路中。調(diào)整r6、R7的阻值,可以獲得合 適的比較電壓U2,調(diào)整R8、R9、R1Q的值,可以保證控制信號(hào)I1到來時(shí),U3 > U2O本實(shí)施例的工作過程為1、液位低于D時(shí),I1 = I2 = 0,U3 = 0,JK2斷開,JK1接通,負(fù)載(例如泵)通電。2、當(dāng)液位高于D,但低于G時(shí),I1 = I2 = 0,U3 = 0,JK2斷開,JK1接通,泵繼續(xù)通電工作。3、當(dāng)液位到達(dá)G時(shí)(1)當(dāng)AC220V負(fù)半周時(shí),即N端為高電平,L端為低電平,信號(hào)電流I1按下列途徑 流通中線N —大地一E —液體一高液位電極De — R10 — D6 — R9 — R8 — R21 —線路板 地丄丄一D4 — C1ZVR1 —相線L由于I1的流動(dòng),使U3 > U2的條件成熟,IC1的1端輸出高電平,V1導(dǎo)通,繼電器線 包J通電,JK1斷開,負(fù)載斷電,泵停止工作,JK2接通,電極De與Dd連接。在本狀態(tài)下,由于 D7的作用,使I2 = 0。
(2)當(dāng)AC220V正半周時(shí),即L端為高電平,N端為低電平,由于D6的作用,此時(shí)I1 =0,但由于C5、C6已充滿電,U3 > U2的條件仍保持,JK1仍然斷開,JK2仍然接通。此時(shí),交 流平衡電流I2按下列途徑流通相線L — R1ZVC1 — D1 — R3 — R4, R5//R6、R6等一線路板地 丄丄一D7 — R10 — Dg//Dd —液體一E —大地一中線N。至此,我們應(yīng)注意到兩個(gè)情況第一,本實(shí)施例中實(shí)測(cè)的電流I1 ^ 12,均為數(shù)μ A, 如此微小的I2不會(huì)對(duì)V1與IC1的工作產(chǎn)生影響。第二,RltlSMQ級(jí)電阻,其阻值遠(yuǎn)大于Ip I2流通路徑中的其它阻抗,即Ii、I2的電流值主要由Rltl決定。因此I1^Iy三個(gè)電極De、 Dd、E中流通的是圖2所示的正弦交流電流(忽略了硅二極管0.7V的導(dǎo)通電壓)。因此,三 個(gè)電極不腐蝕,不結(jié)垢。以上敘述的是本實(shí)施例在液位由低向上高上漲時(shí)的工作情況。下面再敘述液位由 高向低下落時(shí)的工作過程。4、液位低于G但高于D時(shí),I2繼續(xù)流通,U3 > U2的條件仍保持,JK2仍閉合,JK1 仍斷泵仍停。5、當(dāng)液位低于D時(shí),系統(tǒng)復(fù)位。如此周而復(fù)始地工作,可以保持液位始終在D與G 之間。6、手動(dòng)控制本實(shí)施例設(shè)置了手動(dòng)常閉按鈕AN。(1)在液位上漲的過程中,無論按或不按AN,泵將繼續(xù)工作,直至液位到達(dá)高液位 G,泵才自動(dòng)停止工作。換言之,在此情況下,AN不起作用。(2)在液位下降的過程中,無論液位處于何處,只要輕按AN—次,風(fēng)就斷開,JK1 就閉合,泵即起動(dòng),直到液位到達(dá)G,泵才自動(dòng)停止工作。保證安全的技術(shù)措施本實(shí)施例采取了以下的安全技術(shù)措施1、L線與N線的輸入端均采用R//C降壓電路降壓。2、RlO大阻值電阻進(jìn)一步降壓。3、容器中的液體采用接地的技術(shù)措施。由前已述的工作原理可知,本發(fā)明只有液體接大地才能保證系統(tǒng)正常工作,用戶 將自覺地為液體設(shè)置接地導(dǎo)線,而液體接地,又徹底地保證了用戶的安全。綜上所述,大地 是本發(fā)明控制信號(hào)的來源,也是保證安全的有效技術(shù)環(huán)節(jié)。第二實(shí)施例如圖4所示,本實(shí)施例的工作原理與工作過程與第一實(shí)施例相同。不同之處有兩 點(diǎn)第一,省略了 N線的降壓電路;第二,由V2、V3及附屬器件組成執(zhí)行電路,當(dāng)控制信號(hào)U4 到來時(shí),\、V3導(dǎo)通,繼電器線包J2通電,其一組常閉觸點(diǎn)JK3斷開,另一組常開觸點(diǎn)JK4閉
I=I O如圖4所示,容器中的液體與大地相連,市政電網(wǎng)的N線通過大地也與液體相連。Rn//C7組成降壓電路,D8-D11組成橋式整流電路,R13為限流電阻,C8, C9, Dff2組成 穩(wěn)壓與濾波電路,以上電路共同作用,可為后續(xù)電路提供穩(wěn)定的直流電源。由V2、V3及附屬器件組成執(zhí)行電路,當(dāng)控制信號(hào)U4到來時(shí),V2、V3導(dǎo)通,繼電器線包 J2通電,其一組常閉觸點(diǎn)JK3斷開,另一組常開觸點(diǎn)JK4閉合。D14、D13、R16、JK4以及容器中的三個(gè)電極共同組成采樣及交流平衡電路。為保證市政輸電系統(tǒng)及本實(shí)施例各電路的正常工作,R16取用兆歐姆級(jí)的大阻值電阻器。由于降壓電 路和R16,尤其是R16的作用,使控制信號(hào)電流I1、交流平衡電流I2均為數(shù)微安培級(jí)的微弱電 流,對(duì)人體及系統(tǒng)電路的影響甚微。本實(shí)施例的工作過程為1、液位低于D時(shí),負(fù)載(例如泵)通電。2、當(dāng)液位高于D,但低于G時(shí),泵繼續(xù)通電工作。3、當(dāng)液位到達(dá)G時(shí)(1)當(dāng)AC220V負(fù)半周時(shí),即N端為高電平,L端為低電平,負(fù)載斷電,泵停止工作;(2)當(dāng)AC220V正半周時(shí),即L端為高電平,N端為低電平,負(fù)載斷電,泵停止工作。以上敘述的是本實(shí)施例在液位由低向上高上漲時(shí)的工作情況。下面再敘述液位由 高向低下落時(shí)的工作過程。4、液位低于G但高于D時(shí),泵仍停。5、當(dāng)液位低于D時(shí),系統(tǒng)復(fù)位。如此周而復(fù)始地工作,可以保持液位始終在D與G 之間。6、手動(dòng)控制本實(shí)施例設(shè)置了手動(dòng)常閉按鈕AN。(1)在液位上漲的過程中,無論按或不按AN,泵將繼續(xù)工作,直至液位到達(dá)高液位 G,泵才自動(dòng)停止工作。換言之,在此情況下,AN不起作用。(2)在液位下降的過程中,無論液位處于何處,只要輕按AN—次,JK4就斷開,JK3 就閉合,泵即起動(dòng),直到液位到達(dá)G,泵才自動(dòng)停止工作。保證安全的技術(shù)措施本實(shí)施例采取了以下的安全技術(shù)措施1、L線與N線的輸入端均采用R//C降壓電路降壓。2、RlO大阻值電阻進(jìn)一步降壓。3、容器中的液體采用接地的技術(shù)措施。由前已述的工作原理可知,本發(fā)明只有液體接大地才能保證系統(tǒng)正常工作,用戶 將自覺地為液體設(shè)置接地導(dǎo)線,而液體接地,又徹底地保證了用戶的安全。綜上所述,大地 是本發(fā)明控制信號(hào)的來源,也是保證安全的有效技術(shù)環(huán)節(jié)。最后應(yīng)該說明,以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明的技術(shù)方案,所 以,本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,雖然在理解本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 修改或等同替換,但一切不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的技術(shù)方案及改進(jìn),均應(yīng)在本發(fā)明的 權(quán)利要求所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)液位繼電器,其包括電源,負(fù)載,至少一個(gè)降壓電路,整流電路,濾波穩(wěn)壓電路,執(zhí)行電路,控制信號(hào)獲取電路,采樣及交流平衡電路,多個(gè)電極,容器等組成,其特征在于所述多個(gè)電極可以預(yù)設(shè)為表示不同水位高低的電極,其至少包括高水位電極,低水位電極各一個(gè);當(dāng)所述容器中的水位低于低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng);當(dāng)所述容器中的水位上升時(shí),處于高于低水位電極但仍低于高水位電極時(shí),負(fù)載仍保持啟動(dòng);當(dāng)所述容器中的水位上升抵達(dá)高水位電極時(shí),負(fù)載停止;當(dāng)所述容器中的水位下降時(shí),處于低于高水位電極但仍高于低水位電極時(shí),負(fù)載仍保持停止;當(dāng)所述容器中的水位下降抵達(dá)低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)液位繼電器,其特征在于所述自動(dòng)液位繼電器還具有一個(gè)常閉按鈕,當(dāng)按下該按鈕后,水位處于低于高水位電 極的情況下,負(fù)載啟動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)液位繼電器,其特征在于 在多個(gè)電極上流動(dòng)的電流為交流電。
4.如權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)液位繼電器,其特征在于 所述負(fù)載可以為水泵。
5.一種自動(dòng)液位控制方法,其特征在于在包括電源,負(fù)載,至少一個(gè)降壓電路,整流電路,濾波穩(wěn)壓電路,執(zhí)行電路,控制信號(hào) 獲取電路,采樣及交流平衡電路等組成的電路的容器中設(shè)置多個(gè)電極,其每個(gè)電極的預(yù)設(shè) 位置代表水位的高低;(1)當(dāng)所述容器中的水位低于低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng);(2)當(dāng)所述容器中的水位上升時(shí),處于高于低水位電極但仍低于高水位電極時(shí),負(fù)載仍 保持啟動(dòng);(3)當(dāng)所述容器中的水位上升抵達(dá)高水位電極時(shí),負(fù)載停止;(4)當(dāng)所述容器中的水位下降時(shí),處于低于高水位電極但仍高于低水位電極時(shí),負(fù)載仍保持停止;(5)當(dāng)所述容器中的水位下降抵達(dá)低水位電極時(shí),重新進(jìn)入步驟(1)。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)液位控制方法,其特征在于還可以設(shè)置一個(gè)常閉按鈕,當(dāng)按下該按鈕后,水位處于低于高水位電極的情況下,負(fù)載啟動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5中所述的自動(dòng)液位控制方法,其特征在于 在多個(gè)電極上流動(dòng)的電流為交流電。
8.如權(quán)利要求5中所述的自動(dòng)液位控制方法,其特征在于 所述負(fù)載可以為水泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)液位繼電器及自動(dòng)液位控制方法,在包括電源,負(fù)載,至少一個(gè)降壓電路,整流電路,濾波穩(wěn)壓電路,執(zhí)行電路,控制信號(hào)獲取電路,采樣及交流平衡電路等組成的電路的容器中設(shè)置多個(gè)電極,其每個(gè)電極可以預(yù)設(shè)為表示不同水位高低的電極,其至少包括高水位電極,低水位電極各一個(gè);當(dāng)所述容器中的水位低于低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng);當(dāng)所述容器中的水位上升時(shí),處于高于低水位電極但仍低于高水位電極時(shí),負(fù)載仍保持啟動(dòng);當(dāng)所述容器中的水位上升抵達(dá)高水位電極時(shí),負(fù)載停止;當(dāng)所述容器中的水位下降時(shí),處于低于高水位電極但仍高于低水位電極時(shí),負(fù)載仍保持停止;當(dāng)所述容器中的水位下降抵達(dá)低水位電極時(shí),負(fù)載啟動(dòng)。
文檔編號(hào)G05D9/12GK101957621SQ201010185808
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者孫浙勝, 朱亮, 李瑋, 汪孟金 申請(qǐng)人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠