CN1456951A - 节能式供水系统水箱水位自动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能式供水系统水箱水位自动控制器，它包括水箱、控制电路、上水管，其中，上水管和水箱相通，其特点为：所述的控制电路采用了脉冲继电器；含有磁性浮球和干簧管的缺水信号阀；其中，磁性浮球与干簧管配合，输出水箱进水断流缺水信号；含圆柱形上中下空腔壳体及其中的磁性浮标、调节杆的用于异地拾取水箱水位信号的气压式水位计；其中，磁性浮标与干簧管配合，拾取水箱高、低水位信号，本电路与缺水信号阀和水位计配合，可实现在水箱水满后无能耗的、水箱进水中途市电停电再来电后也能自动恢复进水的水箱水位自动控制和水箱进水缺水保护。它包括适用于各种液位控制。

Description

节能式供水系统水箱水位自动控制器

技术领域

本发明涉及一种液位控制器，尤其是供水系统水箱水位自动控制器。

背景技术

目前的供水系统水箱水位自动控制器种类繁多，有利用直接装在水箱中的磁性浮球配合干簧管来检测水位的(简称直接干簧管式)；有利用装在水箱水中的电极探针来检测水位的(简称电极探针式)；有利用水的压力变化检测水位的。

其中，较常用的是如图1所示的浮球压控开关水箱水位自动控制器，该控制器记载在中国计量出版社2001年1月出版的《新编电子电路大全》第6卷第9章上。其工作原理是：当水箱水位降到设定低水位时，浮球压控开关S₂吸合，变压器T的次级电路获得直流电源，三极管T₂、T₃导通，分别串接该两三极管集电极上的电磁继电器K₀、K₂吸合，其触点K_0-0的吸合使电路得电自保，触点K_2-1、K_2-2吸合接通抽水马达的市电电源而运转抽水进水箱。水箱水位上升后浮球压控开关S₂断开，水位继续升高到设定高水位时，另一浮球压控开关S₁吸合，三极管T₁导通，使三极管T₂、T₃截止，继电器K₀、K₂释放，整个系统断电，水箱停止进水，不再消耗电能。

这种水箱水位自动控制器最大的缺陷在于：当水箱进水中途停电再来电后，因触点S₂和继电器K₀都已释放断开而不能恢复对水箱进水，使其在太阳能热水器中应用会造成水箱未加满水，水箱的水量少得到的热水也少不足供应，不能充分有效利用太阳能，发挥不出太阳能热水器节能环保的功效；而且水箱进水遇断流缺水时马达依旧通电空转，白白浪费电能，马达也得不到保护。直接干簧管式和电极探针式水位自动控制器又都存在水箱至室内控制器之间的水位信号传输线，安装及维护都困难，成本高，而且其中的控制电路需要长期不间断供电，没有节能效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能式供水系统水箱水位自动控制器，能在水箱水位达到设定高水位时切断整个系统的市电电源，停止进水又停止消耗电能，节约能源，当水箱水位降到设定低水位时，自动恢复整个系统接通市电电源使水箱进水，而且当水箱进水中途市电停电再来电后也能自动恢复整个系统接通市电电源使水箱进水，更适于在太阳能热水器中应用，能保证水箱加满水生产出充足的热水供应，充分有效地利用太阳能，取得更好的节能环保的效果。

本发明包括水箱、上水管、控制电路，其中，上水管与水箱相通，其特征在于：

所述的控制电路采用了脉冲继电器，用于控制电路接通市电后得电自保自锁，使市电在控制电路正常工作的时候停电后，控制电路仍保持着与市电线路接通，市电再来电时控制电路自动恢复得电而工作；

设在水箱下方、与上水管相通的气压式水位计，含有内空壳体及其中的磁性浮标、调节杆，其内空壳体使用透明或半透明的对磁场无屏蔽作用的材料制造；其中，磁性浮标与干簧管配合，拾取水箱高、低水位信号；

设在水箱下方、与上水管相通的缺水信号阀，含有凹壳、磁性浮球、杠杆及其转轴，其凹壳使用对磁场无屏蔽作用的材料制造；其中，磁性浮球与干簧管配合，输出水箱进水断流缺水信号；

缺水保护电路包括干簧管、时基集成电路施密特触发器、时基集成电路、施密特触发器和三极管一起构成的电路；该缺水保护电路输出端与驱动三极管输入端连接。

上述结构的供水系统水箱水位自动控器，在控制电路中采用了脉冲继电器，能在供水系统水箱水满达到设定高水位时切断整个系统的市电电源，停止进水又停止消耗电能，节约能源，当水箱水位降到设定低水位时自动恢复整个系统接通市电电源使水箱进水，而且当水箱进水中途市电停电再来电后也能自动恢复整个系统接通市电电源使水箱进水，使其更适于在太阳能热水器中应用，能保证水箱加满水生产出充足的热水供应，充分有效地利用太阳能，取得更好的节能环保的效果；利用气压式水位计异地拾取水箱的水位信号，在节能的基础上免去水箱与控制器之间长距离的水位信号传输线，减少安装工程量，且能从室内的水位计中大概了解水箱中的水量；还具有低成本易维护的水箱进水断流缺水保护功能。

附图说明

图1所示，是现有技术的水箱水位控制器电路原理图。

图2所示，是本发明的系统结构示意图。

图3所示，是图2中气压式水位计的结构示意图。

图4所示，是本发明的水箱水位控制器电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

图1所示的现有技术水箱水位控制器电路原理图，在前面的背景技术中已有描述，不再赘述。

在图2所示的本发明系统结构示意图中可知，本系统包括：水源1、单向阀2、上水管3、电动抽水机4、缺水信号阀5、气压式水位计6、供水管7和水箱8。其中，上水管3有一部份兼做供水下水管，单向阀2设在上水管3插入水源1水下部分的下端或前端；电动抽水机4含电动机M，如虚线所框，其输水管道与上水管3相通；缺水信号阀5，如虚线所框，设在抽水机4后上水管3的中部，并与之相通，它包括凹壳9、干簧管10、磁性浮球11、杠杆13及其转轴12；气压式水位计6，如虚线所框，设在缺水信号阀5与抽水机4之间，它包括大小间隔的圆柱形内空壳体14，其中，内空壳体14通过连通管与上水管3内腔相通；高、低水位干簧管15和16设在贴近内空壳体14的外壁a、b点处，a、b点分别与水箱的高水位点A、低水位点B相对应；排气孔17设在与内空壳体14内腔相通的管道上。在内空壳体14内还设置有磁性浮标、圆形托盘和调节杆，其内部结构在图3中进一步说明。

从图2中可知，缺水信号阀5包括：凹壳9、磁性浮球11、杠杆13、转轴12；其中，凹壳9一侧上下各开一口与上水管3螺纹密封联接，内腔与上水管3内腔相通，磁性浮球11和杠杆13及其转轴12设在凹壳9腔内，磁性浮球11固定在杠杆13的一端头上，杠杆13的另一端伸出凹壳9凹腔处于上水管3的通道中，杠杆13的两端可绕转轴12灵活转动；干簧管10设在凹壳9贴近外凸侧外壁下部，其中，干簧管10触点二端分别与缺水保护电路的二个相应点连接。当缺水信号阀5内腔充满水且静止不动时，浮力使磁性浮球11绕转轴12向上转动到远离干簧管10的地方，磁性浮球11的磁力不能吸合干簧管10的常开触点；当上水管3有水从下往上流过缺水信号阀5时，水流的冲力使杠杆13处于上水管3通道中那一端向上转动，磁性浮球11端绕转轴12向下转动下沉到底停止，磁性浮球11与干簧管10最靠近，磁性浮球的磁力可作用于干簧管10，使其触点动作吸合。本发明是利用其常开触点不闭合时，向缺水保护电路输出缺水信号。

图3是图2中气压式水位计6的结构示意图。该气压式水位计6包括：大小间隔的圆柱形内空壳体14、内空组件27、下端盖31、调节杆20、磁性浮标22及其托盘21；其中，内空壳体14由上、中、下三段圆柱形内空壳体组成，上、下段空腔23和26的容积较大，中间一段空心管24直径较小，空心管24内壁设有螺纹，能让相配合的圆周也有螺纹的托盘21旋入；托盘21在空心管24内靠转动而或上或下定位，托盘21中心设有一正六边形透孔，上下盘面之间也有其他透孔相通，水可从透孔通过托盘21，托盘21的功能是设定磁性浮标22的低水位位置，磁性浮标22由圆柱形轻质材料在中间嵌磁性环19而成，两端球面表面圆滑，中间有圆形透孔套入调节杆20的上端，能在水面漂浮灵活升降；内空壳体14的下端螺纹密封联接“+”字形的内空组件27，其一侧端是进水口18，通过连通管与上水管3螺纹联接相通，水从进水口18进入水位计6中；另一侧端的管壁最高点处，设有排气孔17，用于初次进水时排出内空壳体14以外所有管道、空腔里的空气，之后塞紧，使水位计6中被压缩的空气仅仅是其内空壳体14空腔里一个大气压时的空气；内空组件27下端开一圆孔30，下端的外侧螺纹密封联接有下端盖31；调节杆20上端设置成正六边形柱体，与托盘21中心的正六边形透孔相吻合，调节杆20柱体穿过托盘21中心的正六边形透孔，转动调节杆20，即可带托盘21在内空壳体14中段空心管24中转动而上升或下降，设定磁性浮标22的最低水位位置；在调节杆20的六边形柱体下面，设有一圆形限位盘25，限制托盘21的下落，调节杆20的下端头29穿过内空组件27从下端的圆孔30穿出，圆孔30上方的杆上有定位块28，起定位的作用；在贴近空心管24外壁a、b点处各设置有高水位干簧管15、低水位干簧管16，a点、b点与水箱8的高水位A点、低水位B点相对应，高、低水位干簧管15和16的常开触点分别与水箱水位控制电路中的相应点连接。水位计6中的内空壳体14、组件27用ABS工程塑料分别一次吹塑成型，内空壳体14用透明或半透明的材料制作；调节杆20连同定位块28、限位盘25、下端头29用ABS工程塑料一次注塑成型，握住下端头29转动调节杆20，可带动托盘21转动。见图3的说明。

气压式水位计的设计

因水箱8具体安装高度有不同，所以应有不同规格的水位计的选用。选择水位计6时应使水位计中对应于水箱高低水位A、B点的水位落在空心管24上、下端之间，对应于空心管上、下端位置的水位高度就是水位计的高低量程，改变水位计6下段空腔26的容积就得到不同规格的水位计，因为多或少了一些空气被压缩。

如图3所示，设下段空腔26的容积为V_下单位为cm³，上段空腔23的容积为V_上单位为cm³，空心管24长度为1单位为cm，内腔半径为R单位为cm，大气压取d₁＝10米高水柱，气压单位取为米高水柱。因水位计高度在几十厘米以下，对计算结果精度的影响不大，故忽略不计。

当气压式水位计6中的气压为一个大气压时，其容积与气压之积是：

d₁(V_上+πR²1+V_下)         ①

结合图2，以虚线C为测量水箱水位高度参考水平线，设当水位高度为H_下米时，水位计下段空腔26刚好充满水，其上方腔体内的空气被压缩，气压等于(H_下+d₁)米高水柱，与此时的容积之积是：

(H_下+d₁)(V_上+πR²1)       ②

根据玻——意耳定律得：

d₁(V_上+πR²1+V_下)＝(H_下+d₁)(V_上+πR²1)展开得：

d₁(V_上+πR²1)+d₁V_下＝H_下(V_上+πR²1)+d₁(V_上+πR²1)化简得：

V_下＝H_下(V_上+πR²1)/d₁            ③

气压式水位计空心管24内腔直径越小，上段空腔23的容积越大，空心管24管腔中的水位随水箱水位变化而变化的幅度就越显著，设二者容积之比为Q，则有：

Q＝πR²1/V_上即V_上＝πR²1/Q        ④

选定R、1及Q的值后，可求出V_上的值，将这些数值代入③式，即求出V_下的值，根据这些数据就可以做出此规格的水位计，其最低可量水位高度为H_下米。

此规格的水位计满量程水位高度设为H_上米，此时水位计6中的水位升高到空心管24内腔最高端。

据同理得：

(H_上+d₁)V_上＝d₁(V_上+πR²1+V_下)

化简得：H_上＝(πR²1+V_下)d₁/V_上    ⑤

能应用此规格水位计的水箱水位高度设为H，则有：

H_上＞H＞H_下

对应H米高度的水位，水位计空心管24中的空气柱长度设为L，

同理有：

d₁(V_上+πR²1+V_下)＝(H+d₁)(V_上+πR²L)

化简得：

L＝〔d₁(V_上+πR²1+V_下)-(H+d₁)V_上〕÷πR²(H+d₁)    ⑥

本发明的实际应用

制作一个最低量程为15米高水柱的气压式水位计，参数计算如下：

取R＝1cm；1＝20cm；K＝0.1代入④式得

V_上＝πR²1/Q＝3.14×1²×20÷0.1＝628.00cm³

将上述数值和计算结果及H_下＝15米，d₁＝10米代入③式得

V_下＝H_下(V_上+πR²1)/d₁＝15×(628.00+3.14×1²×20)÷10＝1036.20cm³

将上述数值及计算结果代入⑤式得此规格的水位计最高量程的水位是：

H_上＝d₁(πR²1+V_下)/V_上＝10×(3.14×1²×20+1036.20)÷628.00

   ＝17.5米

一台支架高1米，水箱高0.3米的太阳能热水器安装在15米高的楼顶(以图2中虚线C为测量楼顶高度的水平线)，选用上述规格的水位计，空心管腔中的水位处在管的上下二端之间，所以是合适的。

此太阳能热水器水箱最低水位高度是：H_B＝15+1＝16米，代入⑥式，则水位计空心管24中的空气柱长度L₁是：

L₁＝〔d₁(V_上+πR²1+V_下)-(H_B+d₁)V_上〕/πR²(H_B+d₁)

将数值代入上式得

L₁＝11.5cm

当水箱水加满后，水位上升了0.3米，即H_A＝H₁+0.3＝16.3米，代入⑥式，则水位计中空心管24中的空气柱长度L₂是：

L₂＝〔d₁(V_上+πR²1+V_下)-(H_A+d₁)V_上〕/πR²(H_A+d₁)

将数值代入上式得

L₂＝9cm

这就知道水位计中水位高低相差的值，设其为ΔL：

ΔL＝L₁-L₂＝11.5-9＝2.5cm

也就是说，此太阳能热水器水箱中的水位升高了0.3米，气压式水位计中的水位跟着也升高了2.5cm。

图4是本发明的节能式供水系统水箱水位自动控制器电原理图，它包括缺水保护电路、控制电路。其中，缺水保护电路包括干簧管J₁、电阻R₀～R₁₀、电容C₀～C₇、二极管D₁～D₅、三极管V₁、时基集成电路施密特触发器IC₁、时基集成电路IC₂和施密特触发器F₁、F₂、F₃构成的电路，干簧管J₁就是图2中缺水信号阀5上的干簧管10。控制电路还包括电阻R₁₁～R₁₇、电容C₈～C₁₃、二极管D₆～D₁₀、控制三极管V₂～V₄、单线圈脉冲继电器K、三端负压稳压集成块IC₃、双向可控硅TR、电源变压器T、固态继电器SSR和高、低水位干簧管J₂和J₃，其中干簧管J₂和J₃对应于气压式水位计6上的高水位干簧管15和低水位干簧管16；市电相线为L，零线为N。

上述电路的元器件均为现有技术的产品，而且品种规格繁多。在本发明的具体实施方式中，由于条件有限，干簧管J₁～J₃采用了国产的GAG-4、6型干簧管；单线圈脉冲继电器采用松下电工制造的TX2-L-9V、12V型号的；时基集成电路IC₁、IC₂采用国产的NE555型号的；三端固定负压输出稳压集成电路采用国产的W7905、W7906型号的。

下面结合图2和图4，对水箱水位控制电路工作原理进行说明，同时也是整个供水系统的工作过程。当水塔或水箱8中的水位下降到设定的低水位B点时，水位计6空腔中的水位近似按比例也降到相应的b点，磁性浮标22也降到b点，设定于b点处水位计6外壁边的干簧管16即J₃常开触点被吸合，市电从相线L经双向可控硅主极T₁→控制栅极G→限流电阻R₁₇→被吸合的干簧管J₃常开触点→双向可控硅TR主极T₂→变压器T的初级→零线N构成回路，双向可控硅TR被触发导通，市电加到变压器T初级，次级输出的交流电经二极管D₇～D₁₀整流、电容C₁₃、C₁₂电容滤波得到直流电源V_ss1向电路供电。通电瞬间，由于电阻R₁₆阻值较大，电容C₁₁上的电压不能突变，会有个初始值较大的脉冲电流流过PNP型控制三极管V4的发射极和基极，对电容C₁₁充电，充电回路为：电源正极→三极管V4发射极→基极→电容C₁₁→电源V_ss1负极，三极管V₄集电极将输出更大的脉冲电流流过单线圈脉冲继电器K对电容C₁₀充电，因单线圈脉冲继电器K流过正向的对电容C₁₀充电的脉冲电流，单线圈脉冲继电器K被置位，其输出端即常开触点K₁吸合导通并锁定于导通状态，即使撤掉电源单线圈脉冲继电器K的输出端常开触点K₁亦保持着吸合锁定于导通状态，只有反向电流才能使该单线圈脉冲继电器K释放，其输出端即常开触点K₁断开，这是单线圈脉冲继电器的特点。单线圈脉冲继电器K的输出端触点K₁与干簧管J₃的触点是并联关系，双向可控硅TR被锁定导通，控制电路保持得电，这就是控制电路接通市电后得电自保自锁的原理。电阻R₁₅的阻值很大，仅能补偿电容C₁₀的漏电。

整流滤波后的电源V_ss1再由三端固定集成稳压电路IC₃稳压后，经电容C₉、C₈电容滤波得到电压稳定的直流电源V_ss2向后级电路供电。电源V_ss2通过电阻R₁₁加到三极管V₂的基极，由于此时的缺水保护电路输出端，即施密特触发器F₃的输出端也为高电位，所以NPN型三极管V₂饱和导通，集电极电流经限流保护电阻R₁₂流过固态继电器SSR的输入端，其输出端nn’二端导通，市电经nn’二端加到抽水机4的电动机M上而运转抽水进水箱。

随着水箱8的水位的上升，水位计6中的水位也上升，其内腔中的磁性浮标22也随之上升，离开原设定的最低水位位置b点，设在b点的干簧管J₃常开触点断开，但双向可控硅TR的触发通路仍有单线圈脉冲继电器K的输出端触点K₁保持着吸合锁定于导通状态，如果抽水中途遇到市电停电，当市电再来电后双向可控硅TR能重新被触发导通，控制电路重新得电，抽水机4自动恢复抽水进水箱。

当水箱8的水位升到设定高水位A点时，水位计6中的水位升到相应的a点，其中的磁性浮标22也升到a点，设定在a点的触点常开型干簧管15即J₂被吸合，电源V_ss1正极通过触点J₂→电阻R₁₃和R₁₄→V_ss1负极构成一个通路，电阻R₁₄上的分压使三极管V₃饱和导通，已被充满电的电容C₁₀通过单线圈脉冲继电器K、饱和导通的三极管V₃放电，单线圈脉冲继电器K因流过足够大的反向脉冲电流而复位释放，其输出端触点K₁断开，而与之并联的低水位干簧管16，即J₃常开触点早已断开，所以双向可控硅TR因触发通路关断而关断，控制电路的电源变压器T断电，控制电路断电，固态继电器SSR无输入电流也关断，抽水机4的电机M断电停止抽水，切断整个系统的市电电源不再消耗电能。

在缺水保护电路中，缺水保护阀5上的干簧管10即J₁为常开触点开关。控制电路得电瞬间，抽水机4还未运转抽水上来，缺水保护阀5还未有水流过，其上的干簧管J₁没有被吸合，其常开触点仍为断开状态，时基集成电路构成的施密特触发器IC₁输入脚3和脚6有电阻R₁接电源V_ss2负极为低电位，集电极开路输出脚7为高电位，电源V_ss2由正极→电阻R₂→二极管D₁、R₀→电容C₂→电源V_ss2负极对电容C₂充电，此充电回路的时间常数较大，因电容C₂上的电压不能突变，所以使施密特触发器F₁的输入端会保持一段时间的低电位，输出端为高电位，此输出的高电位通过电容C₃耦合到时基集成电路IC₂的触发脚2，但不影响时基电路IC₂输出脚3、7的电位状态。也在控制电路得电的瞬间，电源V_ss2正极经电阻R₁₀对电容C₅充电，此充电回路：电源正极→电阻R₁₀→电容C₅→电源V_ss2负极，因电容C₅上的电压不能突变故仍处于低电位，此低电位接到时基电路IC₂的强制复位端脚4，使时基电路复位，脚3和脚7为低电位，脚7低电位使脚6为低电位，电源V_ss2正极通过电阻R₉的电流不会对电容C₄充电，；脚3的低电位一路接施密特触发器F₃输入端，使其输出端为高电位，此高电位不影响电源正极通过R₁₁使三极管V₂饱和导通的工作状态，继电器SSR输出端nn’二端导通，抽水电机M得电抽水；脚3的低电位另一路通过电容C₇后成负触发脉冲，接到施密特触发器F₂的输入端，其输出高电位使三极管V₁饱和导通，将电容C₂上的还没有升高到使施密特触发器F₁翻转的已充电压放掉，在三极管V₁截止之前，因抽水机4抽水，有水流通过缺水保护阀5，其上的干簧管J₁被吸合，触发器IC₁的输入脚2和脚6接高电位，其输出脚7为低电位，流过电阻R₂的电流被旁路入电源V_ss2负极不能对已放完电的电容C₂充电，使施密特触发器F₁输入端在三极管V₁截止之后仍保持为低电位，整个电路保持在抽水工作状态。电阻R₄、R₆为输入保护电阻。因时基电路IC₂脚3为低电位，电源正极通过电阻R₈对电容C₇的充电，使其电压上升，达到触发值时，施密特触发器F₂翻转使三极管V₁截止，为下次动作做准备。正常情况下，三极管V₁在干簧管J₁被吸合之后才截止，电阻R₅是其偏置电阻。

如果水井或水源1缺水，抽水机4抽不上水或水流有断续，缺水保护阀5中的干簧管10即J₁不被吸合或断续被吸合，即干簧管J₁触点断开或一开一合。在干簧管J₁触点断开的时候，集成触发器IC₁的输入脚2和脚6由电阻R₁接电源V_ss2负极为低电位，其输出脚7为高电位，电源V_ss2正极经电阻R₂→二极管D₁和电阻R₀→电容C₂→电源V_ss2负极对电容C₂充电；在干簧管J₁触点接通的时候，触发器IC₁输出脚7为低电位，但由于二极管D₁的存在，电阻R₀的阻值又很大，比R₂大，电容C₂上的已充电压下降很慢，延迟保护时间通过调整电阻R₀阻值来设定，经过多次反复之后(断流时无反复过程)，电容C₂上的充电电压累积升高到使触发器F₁翻转的电位，F₁输出端变为低电位，此低电位经过电容C₃后成负触发脉冲输入给时基集成电路IC₂触发脚2，其输出端脚3、脚7变为高电位。脚3的高电位一路使电容C₇通过电阻R₈、二极管D₄放电，为下次动作做准备，但不影响施密特触发器F₂和三极管V₁的工作状态；另一路使施密特触发器F₃输出端为低电位，三极管V₂截止，无集电极电流，固态继电器SSR无输入电流其输出端nn’关断，抽水机4的电动机M断电停止抽水，等待水源1水满；脚7高电位使电源V_ss2正极能通过电阻R₉给电容C₄充电，延时抽水开始。经过一段时间之后，电容C₄上的充电电压升高到脚6动作的阀值电压，集成电路IC₂的脚3和脚7又变成低电位；脚3的低电位一路使触发器F₃输出端为高电位，电源又能通过R₁₁使三极管V₂饱和导通，固态继电器SSR的输出端nn’导通，抽水机4的电机M得电抽水，另一路使触发器F₂输出高电位三极管V₁导通，电容C₂放电，触发器F₁输入端变为低电位，输出端变为高电位，电容C₃通过电阻R₇、二极管D₃放电，为下次动作做准备；脚7的低电位使电容C₄通过脚7放电，使集成电路IC₂的脚6变为低电位，为下次动作做准备。如此循环，直至水箱水满切断整个系统的电源，不再消耗电能。

发光二极管D₂指示工作状态，电阻R₃为限流电阻；分别并联在电阻R₈、R₇上的二极管D₄和D₃分别为电容C₇和C₃的加速放电二极管；分别并联在电阻R₁₀、R₁₆上的二极管D₅、D₆分别为电容C₅、C₁₁的加速放电二极管。

R₁₀C₅充电回路时间常数大于R₇C₃充电回路时间常数，保证电容C₃上的电压从控制电路得电开始充至1/3V_ss2时，IC₂复位端脚4仍为低电位，输出端脚3可靠复位于低电位为止。改变R₉C₄充电回路的时间常数，可以调整延时抽水的时间。

Claims (6)

1、一种节能式供水系统水箱水位自动控制器，包括水箱(8)、上水管(3)、控制电路，其中，上水管(3)和水箱(8)相通，其特征在于：

所述的控制电路采用了脉冲继电器(K)，用于控制电路接通市电后得电自保自锁，使市电在控制电路正常工作的时候停电后，控制电路仍保持着与市电线路接通，市电再来电时控制电路自动恢复得电而工作；

设在水箱(8)下方、与上水管(3)相通的气压式水位计(6)，含有内空壳体(14)及其中的磁性浮标(22)、调节杆(20)，其内空壳体(14)使用透明或半透明的对磁场无屏蔽作用的材料制造；其中，磁性浮标(22)与干簧管(15、16)配合，拾取水箱高、低水位信号；

设在水箱(8)下方、与上水管(3)相通的缺水信号阀(5)，含有凹壳(9)、磁性浮球(11)、杠杆(13)及其转轴(12)，其凹壳(9)使用对磁场无屏蔽作用的材料制造；其中，磁性浮球(11)与干簧管(10)配合，输出水箱进水断流缺水信号；

缺水保护电路包括干簧管(J₁)、时基集成电路施密特触发器(IC₁)、时基集成电路(IC₂)、施密特触发器(F₁、F₂、F₃)和三极管(V₁)一起构成的电路；该缺水保护电路输出端与驱动三极管(V₂)输入端连接。

2、根据权利要求1所述的节能式供水系统水箱水位自动控制器，其特征在于：

所述的控制电路还包括电源变压器(T)、滤波电容(C₁₂和C₁₃)、整流二极管(D₇、D₈、D₉、D₁₀)、单线圈脉冲继电器(K)、复位电容(C₁₀)、控制三极管(V₃和V₄)和双向可控硅(TR)，以及高、低水位干簧管(J₂、J₃)；其中，PNP型三极管(V₄)的集电极与NPN型三极管(V₃)的集电极和单线圈脉冲继电器(K)的线圈一端连接，单线圈脉冲继电器(K)线圈的另一端通过复位电容(C₁₀)与电源(V_ss1)负极连接；三极管(V₄)的基极通过一电阻(R₁₆)与电源正极连接，通过一电容(C₁₁)与电源(V_ss1)负极连接，发射极与电源正极连接，二极管(D₆)正极与三极管(V₄)基极连接，负极与电源正极连接；三极管(V₃)的基极通过串接的高水位干簧管(J₂)和电阻(R₁₃)与电源正极连接，通过电阻(R₁₄)与电源(V_ss1)负极连接，发射极与电源(V_ss1)负极连接；低水位干簧管(J₃)与限流电阻(R₁₇)串接后，并接于双向可控硅(TR)的控制极(G)与主极(T₂)之间；双向可控硅(TR)的一个主极(T₁)与市电的相线(L)连接；另一个主极(T₂)与电源变压器(T)的初级线圈一端连接，电源变压器(T)的初级线圈另一端与市电零线(N)连接；单线圈脉冲继电器(K)的常开触点(K₁)与干簧管(J₃)两端并接；二极管(D₇)的负极和二极管(D₈)的正极与变压器(T)的次级线圈一端连接，二极管(D₉)的正极和二极管(D₁₀)的负极与变压器(T)的次级线圈另一端连接，二极管(D₈)和(D₉)的负极与电源正极连接，二极管(D₇)和(D₁₀)的正极与电源(V_ss1)的负极连接；电容(C₁₂)的一端和电容(C₁₃)的正极与电源的正极连接，此二电容的另一端与电源(V_ss1)负极连接；三极管(V₄)饱和导通通过单线圈脉冲继电器(K)对复位电容(C₁₀)充电时，单线圈脉冲继电器(K)流过正向电流置位吸合，其常开触点(K₁)闭合并锁定于闭合导通状态；三极管(V₃)饱和导通，电容(C₁₀)通过单线圈脉冲继电器(K)和三极管(V₃)放电时，单线圈脉冲继电器(K)流过反向电流复位，其常开触点(K₁)断开。

3、根据权利要求1或2所述的节能式供水系统水箱水位自动控制器，其特征在于：

所述的控制电路还包括三端固定负压稳压集成电路(IC₃)、电容(C₉、C₈)固态继电器(SSR)、驱动三极管(V₂)；其中，稳压集成电路(IC₃)输入端(1)脚与电源(V_ss1)负极连接，接地端(2)脚与电源正极连接，输出端(3)脚与电源(V_ss2)负极连接；电容(C₉)的正极和电容(C₈)的一端与电源正极连接，此二电容另一端与电源(V_ss2)负极连接；NPN型驱动三极管(V₂)发射极与电源(V_ss2)负极连接，基极一路与保护电路中的施密特触发器(F₃)的输出端连接，另一路通过电阻(R₁₁)与电源正极连接，集电极通过电阻(R₁₂)与固态继电器(SSR)负输入端(-)连接，固态继电器(SSR)的正输入端(+)与电源正极连接；固态继电器输出端(n)与市电电源相线(L)连接，另一输出端(n’)与单相抽水电动机(M)一个电源输入端连接，该电动机的另一个电源输入端与市电零线(N)连接。

4、根据权利要求1所述的节能式供水系统水箱水位自动控制器，其特征在于：

气压式水位计(6)包括：大小间隔的圆柱形内空壳体(14)、内空组件(27)、下端盖(31)、调节杆(20)、磁性浮标(22)及其托盘(21)；其中，内空壳体(14)由上、中、下三段圆柱形内空壳体组成，上、下段空腔(23)和(26)的容积较大，中间一段空心管(24)直径较小，空心管(24)内壁设有螺纹，能让相配合的圆周也有螺纹的托盘(21)旋入；托盘(21)中心设有一正六边形透孔，上下盘面之间也有其他透孔相通，磁性浮标(22)由圆柱形轻质材料在中间嵌磁性环(19)而成，两端球面表面圆滑，中间有圆形透孔套入调节杆(20)的上端，能在水面漂浮灵活升降；内空壳体(14)的下端螺纹密封联接“+”字形的内空组件(27)，其一侧端是进水口(18)，通过连通管与上水管(3)螺纹联接相通，另一侧端的管壁最高点处，设有排气孔(17)，用于初次进水时排出内空壳体(14)以外所有管道、空腔里的空气，之后塞紧，使水位计(6)中被压缩的空气仅仅是其内空壳体(14)空腔里一个大气压时的空气；内空组件(27)下端中心开一圆孔(30)，下端的外侧螺纹密封联接有下端盖(31)；调节杆(20)上端设置成正六边形柱体，与托盘(21)中心的正六边形透孔相吻合，调节杆(20)柱体穿过托盘(21)中心的正六边形透孔，在调节杆(20)的六边形柱体下面，设有一圆形限位盘(25)，限制托盘(21)的下落，调节杆(20)的下端头(29)穿过内空组件(27)从下端的圆孔(30)穿出，圆孔(30)上方的杆上有定位块(28)，起定位的作用；在贴近空心管(24)外壁a、b点处各设置有高水位干簧管(15)、低水位干簧管(16)，高、低水位干簧管(15)和(16)的常开触点分别与水箱水位控制电路中的相应点连接。

5、根据权利要求1所述的节能式供水系统水箱水位自动控制器，其特征在于：

缺水信号阀(5)包括：凹壳(9)、磁性浮球(11)、杠杆(13)、转轴(12)；其中，凹壳(9)一侧上下各开一口与上水管(3)螺纹密封联接，内腔与上水管(3)内腔相通，磁性浮球(11)和杠杆(13)及其转轴(12)设在凹壳(9)腔内，磁性浮球(11)固定在杠杆(13)的一端头上，杠杆(13)的另一端伸出凹壳(9)凹腔处于上水管(3)的通道中，杠杆(13)的两端可绕转轴(12)灵活转动；干簧管(10)设在凹壳(9)贴近外凸侧外壁下部，其中，干簧管(10)触点二端分别与缺水保护电路的二个相应点连接。

6、根据权利要求1或5所述的节能式供水系统水箱水位自动控制器，其特征在于：

所述的缺水保护电路包括干簧管(J₁)、时基集成电路施密特触发器(IC₁)、时基集成电路(IC₂)、施密特触发器(F₁、F₂、F₃)和NPN型三极管(V₁)；其中，时基集成电路施密特触发器(IC₁)脚(2)和脚(6)并接后一路通过电阻(R₁)与电源(V_ss2)负极连接，一路通过干簧管(J₁)与电源正极连接，脚(4)和脚(8)与电源正极连接，脚(1)与电源(V_ss2)负极连接，脚(5)通过电容(C₁)与电源(V_ss2)负极连接，脚(3)与发光二极管(D₂)负极连接，发光二极管正极通过电阻(R₃)与电源正极连接，脚(7)一路与二极管(D₁)正极连接，一路通过电阻(R₂)与电源正极连接，一路通过电阻(R₀)与三极管(V₁)集电极、电容(C₂)正极、二极管(D₁)负极连接，电容(C₂)的另一端与电源(V_ss2)负极连接；NPN型三极管(V₁)  集电极通过电阻(R₄)与施密特触发器(F₁)输入端连接，发射极与电源(V_ss2)负极连接，基极一路通过电阻(R₅)与电源(V_ss2)负极连接，一路与施密特触发器(F₂)输出端连接；施密特触发器(F₂)输入端通过电阻(R₆)一路与电容(C₇)正极连接，一路与二极管(D₄)正极连接，一路通过电阻(R₈)与电源正极连接，二极管(D₄)负极与电源正极连接，电容(C₇)另一端与时基电路(IC₂)脚(3)连接；时基集成电路(IC₂)脚(1)与电源(V_ss2)负极连接，脚(5)通过电容(C₆)与电源(V_ss2)负极连接，脚(2)一路与二极管(D₃)正极和电容(C₃)正极交接点连接，一路通过电阻(R₇)与电源正极连接，二极管(D₃)负极与电源正极连接，电容(C₃)另一端与施密特触发器(F₁)输出端连接，脚(4)一路与电容(C₅)正极连接，该电容另一端与电源(V_ss2)负极连接，一路通过电阻(R₁₀)与电源正极连接，一路与二极管(D₅)正极连接，该二极管负极与电源正极连接，脚(6)和脚(7)并接后一路通过电阻(R₉)与电源正极连接，一路与电容(C₄)正极连接，该电容另一端与电源(V_ss2)负极连接，脚(8)与电源正极连接，脚(3)与施密特触发器(F₃)输入端连接，触发器(F₃)输出端与驱动三极管(V₂)基极连接。

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