CN1455305A - 一种控制供水的自动启闭开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制供水的自动启闭开关，由交流电源电路、直流电源电路、设有继电器J的功放开关电路及接有取样电极的取样显示电路连接组成；取样显示电路包括有一具有反相器功能的集成块IC，该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压触发控制，直流电源电路正极接地；通过该集成块IC与经电阻R6连接的一根取样电极相连接，并与匹配取值的电阻R1、R3、R5、R6和二极管VD₅相连接，即能起到可靠自动供水控制开关的作用，达到了仅用一根外接线即可实现水塔或高层水池等贮水装置控制供水的目的，其布线安装简单方便，实用性强，易于推广。

Description

一种控制供水的自动启闭开关

技术领域

本发明涉及自动控制开关，尤其涉及一种控制供水的自动启闭开关，用于水塔或高层水池等贮水装置的供水自动控制。

技术背景

传统水塔及高层水池的供水，为达到供水的控制多采用浮球带动行程开关，这种控制的方法，因行程开关与浮球之间是机械联动相配合，长期浸泡机械部分易生锈，使寿命缩短，灵敏度也差，常出现不能供水或供水过满溢出的问题。中国实用新型专利ZL99232878.0的《泵用电接触式水位自动控制器》(公告号为CN2371231Y)公开了一种供水控制方案，该供水控制方案由交流输入与交流输出电路、直流电源、指示电路、设有继电器J的功率放大电路、信号放大电路及设有取样短电极和两根取样长电极的信号取样电路组成，如图4所示可知，图4为该实用新型专利ZL99232878.0的附图2。该自动控制器使用时将交流电源输入端接入交流市电，将交流电源输出端接入水泵或交流接触器负载，并将电极插入给水池或给水塔中，便可自动控制水位；该供水控制方案具有可靠性好及灵敏度高的优点，但由于其信号取样电路由一根取样短电极和两根取样长电极组成，三根外接线造成外部接线复杂，并且通常水塔及高层水池设置的位置都很高，势必消耗大量的电线，这就使得布设线路的成本大大增加，增加了施工的整体造价，加大了安装难度，尤其对有着高层居住楼的农户或居民，增加了其经济负担，影响了该供水控制方案推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种成本低廉、可靠好及布线方便的，仅用一根外接线即可实现水塔或高层水池等贮水装置控制供水的自动启闭开关。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种控制供水的自动启闭开关，由交流电源电路、直流电源电路、设有继电器J的功放开关电路及接有取样电极的取样显示电路连接组成；所述直流电源电路由整流电路和电容C₁组成；所述功放开关电路包括一三极管VT，其集电极与直流电源电路正极之间跨接相并联的继电器J、电容C₂及串接的发光二极管LED₁、电阻R₄，其发射极接直流电源电路负极，其基极经电阻R2接所述的取样显示电路，采取的措施还包括：

a.所述的取样显示电路包括一具有反相器功能的集成块IC，该集成块IC，其A、E端引脚分别接直流电源电路正负极；其B端引脚分别与悬于贮水装置内的取样电极之间跨接有取样电阻R₆，与所述直流电源电路正极之间跨接有分压电阻R₅，与所述三极管VT集电极之间跨接有相串接的二极管D₅及电阻R₃，与所述直流电源电路负极之间跨接有另一分压电阻R₁；其C端引脚接所述的功放开关电路的电阻R₂；其D端引脚与直流电源电路负极之间跨接有相串接发光二极管LED₂；

b.所述的直流电源电路正极接地，其负极电压为-E伏；

c.该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压触发控制，该引脚B端电压为触发高电压，引脚C端电压为低电压，引脚D端电压则为高电压；该引脚B端电压为触发低电压，引脚C端电压为高电压，引脚D端电压则为低电压。

为优化上述技术方案，所采取的措施还包括：

上述的电阻R₁与电阻R₅的阻值相等，则引脚B端触发高电压为0伏，触发低电压为-E/2伏。

上述的电阻R₁、R₅及R₆的阻值为相匹配配置。为具有反相器功能的集成块IC提供稳定的控制电压，保证本开关的可靠工作。

上述的电阻R₁、R₅及R₆阻值均为4700KΩ，使本开关的工作可靠性更佳。

上述的三极管VT发射极与直流电源电路负极之间跨接有二极管D₇，使电阻R₆阻值取值范围增大，可起到改善了本开关的性能作用。

上述的集成块IC选用的型号为CC4069。该CC4069型号的集成块IC为工艺可靠、性能稳定的反相器，使本开关的性能更加稳定可靠。

与现有技术相比，本发明取样显示电路采用集成块IC作为中心元件，通过该集成块IC与经电R6连接的一根取样电极相连接，并与匹配取值的电阻R1、R3、R5、R6和二极管VD₅相连接，即能起到可靠自动供水控制开关的作用，达到了仅用一根外接线即可实现水塔或高层水池等贮水装置控制供水的目的，其布线安装简单方便，实用性强，易于推广。

附图说明图1为本发明电原理方框图；图2为图1具体实施例一的电路原理图；图3为图1具体实施例二的电路原理图；图4为实用新型专利ZL99232878.0的附图2。

具体实施例

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

图1、图2所示，一种控制供水的自动启闭开关，由交流电源电路、直流电源电路、设有继电器J的功放开关电路及接有一根取样电极的取样显示电路连接组成；交流电源电路输入端接入220伏交流市电，将交流电源电路高压输出端通过继电器J并联一电容C3接负载的水泵的电源输入端；交流电源电路低压输出端作为直流电源电路输入端，直流电源电路输出端分别接功放开关电路及取样显示电路。

本实施例中的整流电路为桥式整流电路，由二极管D₁、D₂、D₃、D₄组成，并与并联在桥式整流电路输出端的电容C₁构成直流电源电路，直流电源电路正极接地，其负端电压为-E，为安全考虑通常在桥式整流电路输出正极接一保险管R_D。

功放开关电路包括一三极管VT，其集电极与直流电源电路正极之间跨接相并联的继电器J、电容C₂及串接的发光二极管LED₁、电阻R₄；其发射极与直流电源电路负极之间跨接有二极管D₇，使电阻R₆阻值取值范围增大，可起到改善了本开关的性能作用；其基极经电阻R₂接所述的取样显示电路。

取样显示电路包括一具有反相器功能的集成块IC，其A、E端引脚分别接直流电源电路正负极；本发明选用的集成块IC型号为CC4069，该CC4069型号的集成块IC为工艺可靠、性能稳定的反相器，使本开关的性能更加稳定可靠。其A端引脚接直流电源电路正极；其B端引脚分别与悬于贮水装置内的取样电极之间跨接有取样电阻R₆，与所述直流电源电路正极之间跨接有分压电阻R₅，与三极管VT集电极之间跨接有相串接的二极管D₅及电阻R₃，与直流电源电路负极之间跨接有另一分压电阻R₁；其C端引脚接所述的功放开关电路的电阻R₂；其引脚D端与直流电源电路负极之间跨接有相串接发光二极管LED₂；该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压触发控制，该引脚B端电压为触发高电压时，即本发明实施例一引脚B端触发高电压为0伏时，引脚C端电压为低电压，引脚D端电压则为高电压；该引脚B端电压为触发低电压时，即本发明实施例一触发低电压为-E/2伏时，引脚C端电压为高电压，引脚D端电压则为低电压。

电阻R₆的阻值与电阻R₁、R₂、R₃、R₅的阻值相匹配配置，为具有反相器功能的集成块IC提供稳定的控制电压，保证本开关的可靠工作；本发明实施例一选用的电阻R₁、R₅及R₆阻值均为4700KΩ，使本开关的工作可靠性更佳。取样电极一端连接取样电阻R₆，另一端则伸入贮水装置内并与贮水装置底部间距适当距离，可根据需要用户自行调节。

控制过程：

当贮水装置内水面低于取样电极底端位置时，即需供水时，取样显示电路中，取样电阻R₆无电流通过，则引脚B端电压V_B＝-R₅/(R₅+R₁)E＝-4700KΩ/(4700KΩ+4700KΩ)E＝-1/2E，为触发低电压状态，该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压控制。因此，引脚C端电压V_C为高电压，取样显示电路输入到功放开关电路的取样信号经三极管VT放大后，使得继电器J处于得电吸合状态，交流电源电路高压输出端有电压输出，水泵运转向贮水装置内供水。引脚D端电压V_D则为低电压，发光二极管LED₂无电流通过不发光，而与集电极连接的发光二极管LED₁通电则发光。

待到水面上升到取样电极底端以上时，取样显示电路中，取样电阻R₆有电流通过，则引脚B端电压V_B＝-R_5、6/(R_5、6+R₁)E，因R₅、R₆相并联，固R_5、6＝2350KΩ，则V_B＝-2350KΩ/(2350KΩ+4700KΩ)E＝-1/3E，仍为临界电压状态，因集成块IC的特性，引脚C端输出电压V_C仍为高电压，取样显示电路输入到功放开关电路的取样信号经放大后，继电器J仍处于得电吸合状态，水泵仍然运转向贮水装置内供水，引脚D端电压V_D仍为低电压，发光二极管LED₂无电流通过不发光，而与集电极连接的发光二极管LED₁通电则发光。

待到水面上升到取样电阻R₆上连接点时，贮水装置内注满水时，此时取样显示电路中，取样电阻R₆没有电流通过，则引脚B端接地，V_B＝0为高电压，同上道理，引脚C端电压V_C则为低电压，取样显示电路无取样信号输入到功放开关电路，三极管VT无放大作用，处于截止状态，继电器J失电释放，其触点断开交流电源电路高压输出端的电压输出，水泵停止运转向贮水装置内供水。引脚D端电压V_D则为高电压，发光二极管LED₂有电流通过发光，而与集电极连接的发光二极管LED₁不通电则不发光。

贮水装置注满水后，当用户用水而使得水位下降到取样电阻R₆上连接点至取样电极底端以上时，取样显示电路中，取样电阻R₆有电流通过，则引脚B端电压V_B＝-R_5、6/(R_5、6+R₁)E，因R₅、R₆相并联，固R_5、6＝2350KΩ，则V_B＝-2350KΩ/(2350KΩ+4700KΩ)E＝-1/3E，仍为临界电压状态，因集成块IC的特性，引脚C端输出电压V_C仍为低电压，取样显示电路无取样信号输入到功放开关电路，三极管VT无放大作用，继电器J失电释放，其触点断开交流电源电路高压输出端的电压输出，水泵仍停止运转而不向贮水装置内供水。引脚D端电压V_D则为高电压，发光二极管LED₂有电流通过发光，而与集电极连接的发光二极管LED₁不通电则不发光。

当贮水装置内水面低于取样电极底端位置时，即需供水时，取样显示电路中，取样电阻R₆无电流通过，则引脚B端电压V_B＝-R₅/(R₅+R₁)E＝-4700KΩ/(4700KΩ+4700KΩ)E＝-1/2E，为触发低电压状态，由于该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压控制。此时，引脚C端电压V_C为高电压，取样显示电路输入到功放开关电路的取样信号经三极管VT放大后，使得继电器J处于得电吸合状态，交流电源电路高压输出端有电压输出，水泵运转向贮水装置内供水。引脚D端电压V_D为低电压，发光二极管LED₂无电流通过不发光，而与集电极连接的发光二极管LED₁通电则发光。

如上过程循环往复，从而实现用于水塔或高层水池等贮水装置控制供水的自动启闭开关的作用。

图3为图1具体实施例二的电路原理图。与实施例一所不同处是，整流电路为半波整流电路由二极管D₁与电容C₁组成，其构成直流电源电路正极接地，其负端电压为-E。其他组成部分同实施例一，由于集成块IC与三极管VT的配合作用，其控制过程仍同实施例一。

本发明设计方案通过组成电路的元器件电阻R₁、R₃、R₅、R₆及二极管D₅间的巧妙设置，实现控制三极管VT导通与截止，使信号取样电路由一根取样短电极即可达成对水位的控制，使外部接线简单，大大降低了布设线路的成本，减少了施工的整体造价并降低了安装难度，易于其推广应用。本发明性能稳定，使用寿命长，经测试直接启动800W电机自动开关5万次没有出现故障，且耐压范围大，在市电100至250伏都能正常工作。本发明通过合理设置取样电极在悬于贮水装置内相对位置来确定水位，从而控制水泵电机的启动频率，达到节电的目的。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (6)

1、一种控制供水的自动启闭开关，由交流电源电路、直流电源电路、设有继电器J的功放开关电路及接有取样电极的取样显示电路连接组成；所述直流电源电路由整流电路和电容C₁组成；所述功放开关电路包括一三极管VT，其集电极与直流电源电路正极之间跨接相并联的继电器J、电容C₂及串接的发光二极管LED₁、电阻R₄，其发射极接直流电源电路负极，其基极经电阻R₂接所述的取样显示电路，其特征是：

a.所述的取样显示电路包括一具有反相器功能的集成块IC，该集成块IC，其A、E端引脚分别接直流电源电路正负极；其B端引脚分别与悬于贮水装置内的一根取样电极之间跨接有取样电阻R₆，与所述直流电源电路正极之间跨接有分压电阻R₅，与所述三极管VT集电极之间跨接有相串接的二极管D₅及电阻R₃，与所述直流电源电路负极之间跨接有另一分压电阻R₁；其C端引脚接所述的功放开关电路的电阻R₂；其D端引脚与直流电源电路负极之间跨接有相串接发光二极管LED₂；

b.所述的直流电源电路正极接地；

c.该集成块IC引脚C、D端电压由引脚B端电压触发控制，该引脚B端电压为触发高电压，引脚C端电压为低电压，引脚D端电压则为高电压；该引脚B端电压为触发低电压，引脚C端电压为高电压，引脚D端电压则为低电压。

2、根据权利要求书1所述的一种控制供水的自动启闭开关，其特征是：所述的电阻R₁与电阻R₅的阻值相等。

3、根据权利要求书1所述的一种控制供水的自动启闭开关，其特征是：所述的电阻R₆的阻值与电阻R₁、R₂、R₃、R₅的阻值相匹配。

4、根据权利要求书3所述的一种控制供水的自动启闭开关，其特征是：所述的电阻R₁、R₅及R₆阻值均为4700KΩ。

5、根据权利要求书1至4任一权利要求所述的一种控制供水的自动启闭开关，其特征是：所述的三极管VT发射极与直流电源电路负极之间跨接有二极管D₇。

6、根据权利要求书5所述的一种控制供水的自动启闭开关，其特征是：所述的集成块IC选用的型号为CC4069。

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