CN108205335A - 水位自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水位自动控制装置，包括两个电极板、反相器、串行计数器、控制器、继电器及水泵；两个电极板相互平行的竖立与待测的水箱内，两个电极板与两个电极板之间的介质共同形成一待测电容，一电极板接地，另一电极板与反相器的输入端连接，反相器的输出端与串行计数器的输入端连接，串行计数器的输出端与控制器的输入端连接，控制器的控制端与继电器的输入端连接，所继电器控制端与水泵的开关连接；水泵所连接的水管出水口与水箱入水口连通；反相器控制待测电容交替的充电、放电，输出电脉冲信号。本发明实现了水位的实时精确控制，且具有对水的污染小、控制智能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及机电自动控制技术领域，特别涉及一种水位自动控制装置。
背景技术
蓄水池、卫生间水箱等设备中，常常需要对水位进行控制。现有的解决方法通常使用浮球，通过浮力进行水位的确定，进而控制水箱的进水。但这种浮球型通过机械运动进行控制，具有体积较大的缺点，无法能安装到较小的容器内，对水的污染较为严重，对水质要求较高的设备无法达到要求，且控制不够智能。同时浮球型的水位控制方法无法实时获得水位的高度信息，仅能在水位触发到警戒线时才可以触发控制，无法进行实时控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提供一种智能实时控制水位的控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种水位自动控制装置，包括两个电极板、反相器、串行计数器、控制器、继电器及水泵；所述两个电极板相互平行的竖立与待测的水箱内，两个电极板与两个电极板之间的介质共同形成一待测电容，一电极板接地，另一所述电极板与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述串行计数器的输入端连接，所述串行计数器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的控制端与所述继电器的输入端连接，所继电器控制端与所述水泵的开关连接；所述水泵所连接的水管出水口与水箱入水口连通；所述反相器控制所述待测电容交替的充电、放电，输出电脉冲信号。
优选地：还包括触发器、电极棒；所述电极棒设置于水箱的警戒水位处，所述电极棒与所述触发器的输入端连接，所述触发器的输出端与所述控制器的输出端连接。
优选地：还包括无线通信模块，所述控制器的通信端与所无线通信模块的输入端连接。
优选地：所述无线通信模块通过zigbee通信模块实现。
优选地：还包括第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述反相器的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述串行计数器的输入端连接；所述第二反相器，将所述反相器输出的电脉冲信号中的高电平转换为低电平，将所述反相器输出的电脉冲信号中的低电平转换为高电平。
优选地：还包括分压电阻及滤波电容，所述分压电阻的第一端与所述反相器的输出端连接，所述分压电阻的第二端与一电极板连接，所述滤波电容的第一端与该电极板连接，所述滤波电容的第二端接地；所述滤波电容对所述待测电容输出的信号进行滤波。
优选地：所述串行计数器为进位二进制计数器。
优选地，其特征在于：所述控制器包括单片机，所述单片机的输入端与所述串行计数器的输出端连接；所述单片机，测量所述串行计数器输入的电脉冲信号的频率，根据该电脉冲信号的频率计算待测电容的介电常数，通过所述介电常数计算液面高度。
优选地：还包括压力传感器和霍尔流量传感器，所述压力传感器设置在所述水泵的入水管道上，所述霍尔流量传感器设置在所述水泵的出水管道上。
优选地：还包括警报器，所述控制器的警报端还与报警器的输入端相连。
采用上述技术方案，由在液体容器内安插两个相互平行的电极板，使得两个电极板及电极板之间的水和空气形成以待测的电容，由于水与空气的介电常数不同，当水位上升，待测电容变化，使得其充放电的频率变化，通过反相器产生变化电流，并通过串行计数器进行整理，并通过控制器进行计算，当水位需要控制时，控制器通过继电器控制水泵的抽水，进而实现水位的实时控制。本发明实现了水位的实时精确控制，且具有对水的污染小、控制智能的优点。
附图说明
图1为本发明水位自动控制装置一实施例的原理图；
图2为本发明水位自动控制装置一实施例的结构示意图。
图中，1-电极板，2-反相器，3-串行计数器，4-控制器，5-继电器，6-水泵，7-电极棒，8-触发器，9-第二反相器，10-zigbee通信模块，11-压力传感器，12-霍尔流量传感器,13-警报器，R-分压电阻，C-滤波电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1，本发明技术方案提出一种水位自动控制装置，包括两个电极板1、反相器2、串行计数器3、控制器4、继电器5及水泵6；两个电极板1相互平行的竖立与待测的水箱内，两个电极板1与两个电极板1之间的介质共同形成一待测电容，一电极板1接地，另一电极板1与反相器2的输入端连接，反相器2的输出端与串行计数器3的输入端连接，串行计数器3的输出端与控制器4的输入端连接，控制器4的控制端与继电器5的输入端连接，所继电器5控制端与水泵6的开关连接；水泵6所连接的水管出水口与水箱入水口连通；反相器2控制待测电容交替的充电、放电，输出电脉冲信号。
需要说明的是，控制时时，待控制的水箱上部为空气，下部充满液体，其中空气的介电常数为ε0，液体的介电常数ε1，ε1>ε0。
可得到电容变化值ΔC的计算值：ΔC＝X(ε1-ε0)C/H；
X表示液体的实际高度，C表示初始电容值，H表示溶血池的高度；
故时间常数ΔT变换的计算值：ΔT＝RΔC
因为ΔT的变化，使得产生的电脉冲频率不同。主控只需要检测电脉冲的频率就可以知道当前水箱的液位高低。
采用上述技术方案，由在液体容器内安插两个相互平行的电极板1，使得两个电极板1及电极板1之间的水和空气形成以待测的电容，由于水与空气的介电常数不同，当水位上升，待测电容变化，使得其充放电的频率变化，通过反相器2产生变化电流，并通过串行计数器3进行整理，并通过控制器4进行计算，当水位需要控制时，控制器4通过继电器5控制水泵6的抽水，进而实现水位的实时控制。本发明实现了水位的实时精确控制，且具有对水的污染小、控制智能的优点。
具体地：还包括触发器8、电极棒7；电极棒7设置于水箱的警戒水位处，电极棒7与触发器8的输入端连接，触发器8的输出端与控制器4的输出端连接。
需要说明的是，通过在预警的位置设置电极棒7，当水位到达预警位置时，电极棒7接收到电信号，并通过触发器8触发，发送至控制器4处，控制器4再通过水泵6对水位进行控制。实现了双重预警控制，防止水位过高而造成的溢出等情况。
参照图2，具体地：还包括无线通信模块，控制器4的通信端与所无线通信模块的输入端连接。
具体地：无线通信模块通过zigbee通信模块10实现。
通过zigbee通信模块10将水位的数据信息实施的传输到其他智能终端，实现了数据的及时共享，且便于数据的分析。
具体地：还包括第二反相器9，第二反相器9的输入端与反相器的输出端连接，第二反相器9的输出端与串行计数器3的输入端连接；第二反相器9，将反相器2输出的电脉冲信号中的高电平转换为低电平，将反相器2输出的电脉冲信号中的低电平转换为高电平。
具体地：还包括分压电阻R及滤波电容C，分压电阻R的第一端与反相器2的输出端连接，分压电阻R的第二端与一电极板1连接，滤波电容C的第一端与该电极板1连接，滤波电容C的第二端接地；滤波电容C对待测电容输出的信号进行滤波。
具体地：串行计数器3为进位二进制计数器。
具体地，其特征在于：控制器4包括单片机，单片机的输入端与串行计数器3的输出端连接；单片机，测量串行计数器3输入的电脉冲信号的频率，根据该电脉冲信号的频率计算待测电容的介电常数，通过介电常数计算液面高度。
具体地：还包括压力传感器11和霍尔流量传感器12，压力传感器11设置在水泵6的入水管道上，霍尔流量传感器12设置在水泵6的出水管道上。
具体地：还包括警报器13，控制器4的警报端还与报警器的输入端相连。
霍尔流量传感器12又称水流量传感器，主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。它装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动，并且转速随着流量成线性变化。
需要说明的是，当水泵6工作的同时，若压力传感器11无信号输入或信号较弱时，控制器4控制水泵6停止工作，并发出警报，避免水泵6在无水或缺水状态下工作而被烧毁，影响了水泵6的安全运行；当水位传感器检测到蓄水箱内的液位降低，而霍尔流量传感器12没有检测到用水情况时，蓄水箱或用水管道漏水，控制器4控制警报器13发出警报。
本发明在水箱内添加了两种水位检测预警电极，更加的保险智能，同时还在水泵6的入水口及出水口添加了压力传感器11及霍尔流量传感器12，实现了水泵6的智能控制。具有对水的污染小、控制智能的优点。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水位自动控制装置，其特征在于：包括两个电极板、反相器、串行计数器、控制器、继电器及水泵；所述两个电极板相互平行的竖立与待测的水箱内，两个电极板与两个电极板之间的介质共同形成一待测电容，一电极板接地，另一所述电极板与反相器的输入端连接，所述反相器的输出端与所述串行计数器的输入端连接，所述串行计数器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的控制端与所述继电器的输入端连接，所继电器控制端与所述水泵的开关连接；所述水泵所连接的水管出水口与水箱入水口连通；所述反相器控制所述待测电容交替的充电、放电，输出电脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括触发器、电极棒；所述电极棒设置于水箱的警戒水位处，所述电极棒与所述触发器的输入端连接，所述触发器的输出端与所述控制器的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括无线通信模块，所述控制器的通信端与所无线通信模块的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的水位自动控制装置，其特征在于：所述无线通信模块通过zigbee通信模块实现。
5.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述反相器的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述串行计数器的输入端连接；所述第二反相器，将所述反相器输出的电脉冲信号中的高电平转换为低电平，将所述反相器输出的电脉冲信号中的低电平转换为高电平。
6.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括分压电阻及滤波电容，所述分压电阻的第一端与所述反相器的输出端连接，所述分压电阻的第二端与一电极板连接，所述滤波电容的第一端与该电极板连接，所述滤波电容的第二端接地；所述滤波电容对所述待测电容输出的信号进行滤波。
7.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：所述串行计数器为进位二进制计数器。
8.根据权利要求7所述的水位自动控制装置，其特征在于：所述控制器包括单片机，所述单片机的输入端与所述串行计数器的输出端连接；所述单片机，测量所述串行计数器输入的电脉冲信号的频率，根据该电脉冲信号的频率计算待测电容的介电常数，通过所述介电常数计算液面高度。
9.根据权利要求1所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括压力传感器和霍尔流量传感器，所述压力传感器设置在所述水泵的入水管道上，所述霍尔流量传感器设置在所述水泵的出水管道上。
10.根据权利要求9所述的水位自动控制装置，其特征在于：还包括警报器，所述控制器的警报端还与报警器的输入端相连。
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