CN201315026Y - 液位控制器 - Google Patents

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袁怀耀
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Abstract

一种液位控制器包括电源转换电路、液位计、滤波放大电路、A/D转换电路、处理器和控制电路；电源转换电路把交流电转换成本液位控制器使用的电源；液位计把感受的水深压力变成电信号并输出，输出信号依次经滤波放大电路和A/D转换电路后输入到处理器，处理器处理所述信号后，把控制信号经过控制电路输出；所述液位计内设有压力传感器。本实用新型的优点是，自动启动或停止外接抽水机，不需要人员值守；性能稳定，受环境影响小，而且感应液位精度高。

Description

液位控制器
技术领域
本实用新型属于传感器应用领域，具体是一种液位控制器。
背景技术
在工业和家庭应用中，抽水机多根据水池(或其它积水较深的场合)中液位传感器的指示来工作。液位控制器的种类有很多，例如电容式、红外式、浮球式等。这些器件由于其传感器的局限，灵敏度要么过高，一点点的其它干扰都会使液位控制器输出信号，要么过低，迟迟没有反应。另外传感器的寿命也比较短。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出了一种新型的液位控制器，具体技术方案如下：
一种液位控制器包括电源转换电路、液位计、滤波放大电路、A/D转换电路、处理器和控制电路；电源转换电路把交流电转换成本液位控制器使用的电源；液位计把感受的水深压力变成电信号并输出，输出信号依次经滤波放大电路和A/D转换电路后输入到处理器，处理器处理所述信号后，把控制信号经过控制电路输出；所述液位计内设有压力传感器。
所述压力传感器是一个弹性体，在该弹性体上固定有4个电阻应变计，该电阻应变计构成惠斯顿电桥，电桥的输出连接滤波放大电路；所述弹性体紧贴在一块密封的绷紧了的弹性薄膜上。所述液位计是圆锥体空腔，该圆锥体底部密封有所述弹性薄膜。所述弹性薄膜的材质是橡胶。
所述控制电路包括电平转换电路、继电器；所述处理器的输出信号经电平转换电路，驱动继电器的控制端，继电器的输出端即为本液位控制器的输出端。所述控制电路还包括可控硅；可控硅和继电器并联。电平转换电路与可控硅连接，这样可以延长继电器的寿命。原理是，接通：可控硅先导通吸收大的冲击电流，然后继电器吸合；断开：继电器先打开，然后可控硅再断开。具体来说，所述处理器的输出信号先通过软件延时，并联的输出端导通时，可控硅先通后断，继电器后通先断，可延长继电器的寿命，经电平转换电路，驱动可控硅的触发端。继电器的输出端、可控硅输出端即为本液位控制器的输出端。
本控制器还包括温度传感器，温度传感器的输出端经A/D转换后连接处理器，处理器读入温度传感器的信号后，根据环境温度变化，直接补偿压力传感器的温度漂移；温度传感器和温度传感器构成温度检测与补偿电路。
这样使本控制器对传感器要求十分低，所以可降低产品的成本。
本液位控制器所用交流电源进线和控制输出线集成在一根电缆线中。所述电缆线中还集成有透气管，液位计内部通过透气管与大气连通。该方式平衡大气压的变化。
所述处理器的输入端还设有标定水位参数电路。所述处理器的输入端还连接有标定水位参数电路；该电路使本控制器的处理器通过串行通信(例如RS485)与外部的上级处理器进行通信。
所述处理器可以采用内嵌有A/D转换电路的处理器。
本控制器的核心是用电阻应变计(传感器)技术，通过将水的深度形成的压力转换成电信号并精确测量出水深，可以可靠、精确的测出水的深度及变化。数字标定技术(在水中直接按深度尺)进行数字校准，避免了现有的各种水位控制的离散性。
本实用新型的原理是，液位的高度不同，其产生的重量、压力不同。液位控制器是通过弹性薄膜的形变、利用电阻应变计压力传感器感应不同高度液位的压力，微处理器CPU(即所述的处理器)接收到检测信号，微处理器CPU通过软件分析、数据处理后转换为对应液位的高度数据，控制功率器件(可控硅、继电器)，启动外接抽水机工作。
本控制器内部可以提供直流电源，作为应用，内部水位深度控测信号以数字形式通过RS485(或其他接口)传送到上级处理器进行综合控制。可以采用有线方式及无线网络方式实现中央集中控制，以及后备操作方式。系统可以用2台或多台液位控测器，主机可通过读取多个数据，判断是否测控准确，若一个有故障，另一个立即启用作为备用，用于关键控制系统及场合。
本实用新型的优点是，自动启动或停止外接抽水机，不需要人员值守；压力传感器是电阻应变计惠斯顿电桥压力传感器，性能稳定，受环境影响小，而且感应液位精度高；设有标定水位参数电路，高度临界值修改方便，液位高度可根据实际需要在工厂内灵活设置；由于采用继电器输出，使本实用新型带负载能力强；本实用新型选用功耗小的器件，整机待机电流小；控制器的2根交流电源进线和控制输出线集成在一根电缆线中，连接线简单明了；该电缆线中还集成有透气管，使本实用新型中在水面下的压力和大气压力保持平衡。
附图说明
图1是本实用新型电路原理框图
图2是压力传感器俯视图
图3是压力传感器正面视图
图4是本实用新型的外形图
图5是本实用新型使用状态示意图
图6是电缆线示意图
图7是本实用新型电路示意图
液位计1、液位计插头2、抽水机插头3、抽水机4、透气管5、控制线6、火线7、零线8；图5中，水位>6”时抽水机启动，水位<3”时抽水机停止
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
一种液位控制器包括电源转换电路、液位计、滤波放大电路、A/D转换电路、处理器和控制电路；电源转换电路把交流电转换成本液位控制器使用的电源；液位计把感受的水深压力变成电信号并输出，输出信号依次经滤波放大电路和A/D转换电路后输入到处理器，处理器处理所述信号后，把控制信号经过控制电路输出；所述液位计内设有压力传感器。
所述压力传感器是一个弹性体，在该弹性体上固定有4个电阻应变计，该电阻应变计构成惠斯顿电桥，电桥的输出连接滤波放大电路；所述弹性体紧贴在一块密封的绷紧了的弹性薄膜上。所述液位计是圆锥体空腔，该圆锥体底部密封有所述弹性薄膜。所述弹性薄膜的材质是橡胶。
所述控制电路包括电平转换电路、继电器；所述处理器的输出信号经电平转换电路，驱动继电器的控制端，继电器的输出端即为本液位控制器的输出端。所述控制电路还包括可控硅；可控硅和继电器并联。电平转换电路与可控硅通过软件延时的连接。
本控制器还包括温度检测与补偿电路
本液位控制器所用交流电源进线和控制输出线集成在一根电缆线中。所述电缆线中还集成有透气管，液位计内部通过透气管与大气连通。该方式平衡大气压的变化。
所述处理器的输入端还连接有标定水位参数电路；该电路使本控制器的处理器可以通过串行通信连接外部的上级处理器进行综合控制。本例中，该电路是RS485电路，由于该电路是现有技术中常用的转换电路，在此不作进一步限制。
本例中的处理器采用内嵌有所述A/D转换电路的微处理器(即CPU)。
所述电平转换电路是以功率器件为核心的驱动电路，本例中，该功率器件是驱动能力较强的三级管。
本例中，所述液位控制器外形是是圆锥形，在圆锥的底部是一块密封的绷紧了的橡胶该橡胶薄膜压迫变形的程度也不同，这会影响到紧贴它的压力传感器的形变，从而使它输出一个和液面高度成正比例的电信号。
具体来说，
1)电子控制线路板由2块PCB组成，一块是电源稳压和功率控制功能电路；一块是采集压力传感器模拟信号的逻辑处理功能电路。
2)交流220V电源通过电源转换电路的降压、桥堆整流、稳压管稳压后，得到直流12V电压，DC12V为各功能电路提供激励电源。
3)压力传感器信号经过LM324运算放大器及其外围组成的电路放大、滤波处理后，CPU(UPD78F9234)采集模拟信号，经CPU内部的A/D转换、软件数据运算处理后，输出控制信号，控制继电器K1的工作状态。
4)CPU的p00/p01输出信号经过功率器件(例如三极管)电平逻辑转换，控制可控硅、继电器的工作状态。
5)CPU的p21读入温度传感器的模拟信号(由于本CPU中内置有A/D转换，所以本例中未有外置的A/D转换器)，检测环境温度。
本实用新型可以作为水位开关(可直接采用交流电的通断控制(开或者关)，可设定开关的准确位置)，也可以作为精密的水深检测仪(由于水深和压力大小有一定的关系，放大处理后的检测信号可指示精密的水深，并可由处理器通过RS485进行综合控制)。

Claims (10)

1、一种液位控制器，其特征是包括电源转换电路、液位计、滤波放大电路、A/D转换电路、处理器和控制电路；电源转换电路把交流电转换成本液位控制器使用的电源；液位计把感受的水深压力变成电信号并输出，该输出信号依次经滤波放大电路和A/D转换电路后输入到处理器，处理器处理所述信号后，把控制信号经过控制电路输出；所述液位计内设有压力传感器。
2、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是所述压力传感器是一个弹性体，在该弹性体上固定有4个电阻应变计，该电阻应变计构成惠斯顿电桥，电桥的输出连接滤波放大电路；所述弹性体紧贴在一块密封的绷紧了的弹性薄膜上。
3、根据权利要求2所述的液位控制器，其特征是所述液位计是带有空腔的圆锥体，该圆锥体底部密封有所述弹性薄膜。
4、根据权利要求3所述的液位控制器，其特征是所述弹性薄膜的材质是橡胶。
5、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是所述控制电路包括电平转换电路、继电器；所述处理器的输出信号经电平转换电路，驱动继电器的控制端，继电器的输出端、可控硅输出端即为本液位控制器的输出端。
6、根据权利要求5所述的液位控制器，其特征是所述控制电路还包括可控硅和继电器并联；电平转换电路与可控硅连接。
7、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是还包括温度传感器，温度传感器的输出端经A/D转换后连接处理器，处理器读入温度传感器的信号后，根据环境温度变化，直接补偿压力传感器的温度漂移；温度传感器和温度传感器构成温度检测与补偿电路。
8、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是本液位控制器所用交流电源进线和控制输出线集成在一根电缆线中。
9、根据权利要求8所述的液位控制器，其特征是所述电缆线中还集成有透气管，液位计内部通过透气管与大气连通。
10、根据权利要求1所述的液位控制器，其特征是所述处理器还连接有标定水位参数电路。
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