CN201433913Y - 内置电容式水位控制器的潜水泵及其电容式水位控制器 - Google Patents

Abstract

一种内置电容式水位控制器的潜水泵，包括水泵本体和电容式水位控制器，该控制器包含双向可控硅、触发电路、检测处理电路及水位传感器；所述控制器装于泵体的容置腔，并与该容置腔封固；其水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；它设置在泵体或固定板上且连接于PCB，其感应头部位于泵体与前盖或后盖之间的水流通道内，以该感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化，控制水泵的启停。其内置水位控制器，传感器和泵体可为一体构件，使产品体积减小，能提高潜水泵使用寿命和运行安全性。

Description

内置电容式水位控制器的潜水泵及其电容式水位控制器

技术领域

本实用新型涉及水泵技术，具体是一种内置电容式水位控制器的潜水泵及其电容式水位控制器，它根据检测的水位高低来控制潜水泵启停，有缺水断电保护等功能，使潜水泵使用寿命和运行安全性提高。

背景技术

目前，波丽(POLY)喷泉、池塘之户外喷泉及鱼缸水族箱等使用的潜水泵，对于功率比较大的水泵因安规之需要，常常在泵体内加一个温控开关来实现断电，但因外围环境温度温差太大，会导致误动作，不能准确的在缺水时实时断电保护。

对于小水泵安规还没有强制要求，因其体积小，装设温控开关难度大。而小水泵大多是在户内及桌上型喷泉内使用，当喷泉缺水时泵马达仍然继续转动，长时间运转容易导致火灾发生。有的产品采用电极感应方式来实现缺水断电保护，需要多个电极，安装烦琐，电极表面容易附着污物，且容易被腐蚀或电解而使寿命缩短。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种内置电容式水位控制器的潜水泵，以提高潜水泵使用寿命和运行安全性，降低生产成本，满足市场的需求。

同时，本实用新型还能提供一种专用于潜水泵的电容式水位控制器，它能防水，可内置于泵体内与潜水泵配套使用。

本实用新型内置电容式水位控制器的潜水泵包括：水泵本体和电容式水位控制器，该控制器含与水泵串联的双向可控硅、触发电路、输出端接触发电路的电容式液位检测处理电路以及水位传感器；所述控制器装于泵体内的容置腔中，并采用防水材料与该容置腔封固；其中，所述水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；它设置在一固定板或泵体上且连接于PCB，其感应头部位于泵体与前盖或后盖之间的水流通道内，以该感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化，进而控制水泵的启停。

一种专用于潜水泵的电容式水位控制器，包括：

一直流电源；一双向可控硅，它与水泵串联；

一触发电路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器的输出端接所述双向可控硅的触发端；

一水位传感器，该水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；以及，

一电容式液位检测处理电路，它的输出接所述反相放大器的输入端，一参考电容端通过一基准电容接直流电源正端，检测输入端连接所述水位传感器的连接部，根据所述水位传感器的感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化。

其中，所述水位传感器含有一铜球，该铜球表面延伸出一支撑杆，该支撑杆的自由端作为连接部，该铜球的表面和支撑杆的表面覆盖绝缘介质层，该铜球和它表面覆盖的绝缘介质层构成所述水位传感器的感应头部。。

所述水位传感器也可以通过嵌件注塑工艺与塑料泵体形成一个整体构件，塑料泵体的前壁上形成一向外凸出的凸起部，所述金属感应体内嵌于该凸起部内的凹腔中构成所述水位传感器的感应头部。

所述水位传感器的感应头部可以呈圆球形、椭圆球形、多面体形、圆柱形等。

本实用新型方案中，水泵所抽取的水不通过电极板、导线等与直流电源的地或正端子接触。所述直流电源的地或正端子也可以通过一电极板或导线与水泵所抽取的水接触。

本实用新型将电容式水位控制器内置封装于潜水泵的泵体内，使产品体积减小，具有缺水断电保护功能，能提高潜水泵使用寿命和运行安全性。

其电容式水位控制器采用由表面覆盖绝缘介质层的金属感应体构成的水位传感器及电容式液位检测处理电路等。水位传感器的绝缘介质层表面不设任何金属片等，它的感应头部的绝缘介质层直接和泵体与前盖或后盖之间的水流通道内的接触，水泵所抽取的水也不需要通过电极板、导线等与直流电源的地或正端子接触，以该感应头部被水淹没状态和无水状态的感应电容值辨别水位的变化，控制水泵的启停，运行稳定、可靠。

其水位传感器的感应头部位于于水泵内的水流通道中，有前盖或后盖保护，不外露于泵体之外，使用安全。水位传感器包覆有绝缘介质层，不容易附着脏物，无漏电流，性能稳定。

其水位传感器可以通过嵌件注塑工艺与塑料泵体形成一个整体构件，将金属感应体内嵌于泵体前壁上之凸起部内的凹腔中构成水位传感器的感应头部，传感器和泵体一体成型工序减少，有利于降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2a、b、c为实施例1中电容式控制器结构及安装示意图；

图3为实施例1的潜水泵设置两个水位传感器状态示意图；

图4为本实用新型实施例2中电容式水位控制器结构及安装示意图；

图5为实施例2的结构示意图；

图6为本实用新型一实施电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1、2a-c；实施例1的潜水泵，包括水泵本体1，水泵主要包括泵体11、安装于泵体内的交流电机以及装于交流电机轴上的叶轮、前盖12及后盖13等；潜水泵内置一个电容式水位控制器2。

该控制器2含有：直流电源；双向可控硅，双向可控硅和水泵串联在交流回路中；触发电路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器的输出端接所述双向可控硅的触发端；水位传感器22，该水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；以及，电容式液位检测处理电路，它的输出接所述反相放大器的输入端，一参考电容端通过一基准电容接直流电源正端，检测输入端连接到所述水位传感器22的连接部，根据所述水位传感器的感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化。

上述水位传感器22含有一铜球221，该铜球221表面延伸出一支撑杆222，该支撑杆222的自由端作为连接部223，该铜球221的表面和支撑杆222的表面覆盖绝缘介质层224，该铜球221和它表面覆盖的绝缘介质层224构成该水位传感器22的感应头部。

上述控制器2装于所述泵体11内的容置腔111中，并与所述泵体11的容置腔111之间采用防水材料3封固。其中，所述水位传感器22的支撑杆部222插入泵体11前壁的安装孔进入容置腔111且焊接于PCB 21，它的感应头部221、224位于泵体11与前盖12之间的水流通道内，根据该感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化，进而控制水泵的启停。其中，121为前盖12上的前进水槽口，122为安装在前盖12上的进水调节阀。

上述水位传感器22的绝缘介质层224的厚度为0.05-15mm。

上述水位传感器22的绝缘介质层224是塑料层，或绝缘漆层，或纳米绝缘材料层等，如纳米陶瓷材料层等。绝缘介质层可以采用传统注塑方式、喷涂方式等形成。

上述水位传感器22的铜球221的外径为￠1-30mm。

当需要上下设置两个水位传感器时，参照图3，如实施例1设置，将两水位传感器22上下安装于泵体11前壁的安装孔进入容置腔，且焊接于PCB，与PCB上相应的电容式液位检测处理电路的检测输入端连接，使两水位传感器22的感应头部位于泵体11与前盖12之间的水流通道内，以探测水位变化。

图4、5实施例2的潜水泵包括水泵本体1，水泵主要包括泵体11、安装于泵体内的交流电机以及装于交流电机轴上的叶轮、前盖12及后盖13等。潜水泵内置的电容式水位控制器2与实施例1相同，它采用了两个图2所示的水位传感器22，两个水位传感器22通过一个带安装孔的固定板23竖直设置，两个水位传感器22的支撑杆222插入支撑板23的安装孔且焊接于PCB 21，与PCB 21上相应的电容式液位检测处理电路的检测输入端连接，再用防水材料封固于泵体11相应的容置腔，使两个水位传感器22的感应头部位于泵体11与后盖13之间的水流通道内，以探测水位的变化信号，实现对水泵的控制。其中，131为后盖13上的后进水槽口。

本实用新型的水位传感器可以通过嵌件注塑工艺与塑料泵体形成一个整体构件，在塑料泵体的前壁上形成一向外凸出的凸起部，使一个金属感应体内嵌于该凸起部内的凹腔中构成水位传感器的感应头部，该塑料凸起部的壁厚就是其绝缘介质层厚度，该塑料凸起部的壁厚通常不大于塑料泵体壁厚，根据泵体大小可在0.05-3mm之间选择。该塑料凸起部同时又作为该水位传感器的支撑部，该金属感应体的从泵体内安装定子的容置腔内露出的部分即在其连接部，可以直接或通过导线与PCB电连接。通过嵌件注塑工艺，本实用新型的水位传感器也可以与实施例2塑料的固定板23形成一个整体构件。

本实用新型水位传感器的感应头部可以呈圆球形、椭圆球形、多面体形、圆柱形等。

其中，感应头部内的金属感应体的直径或最大外形尺寸为1-30mm。可以根据水泵的规格大小选取，金属感应体的表面面积增加，它与绝缘介质层(同一介质材料，相同层厚度)外的水之间感应电容值增加。

感应头部的绝缘介质层的厚度为0.05-15mm，该绝缘介质层是塑料层、绝缘漆层、或纳米绝缘材料层等。

图6为本实用新型电容式水位控制器一实施电路图。

交流高压120/220Vac，经电容C1降压，由整流器D1整流，电容C6等滤波，三端稳压器U1稳压，C3、C7滤波，向液位检测处理电路U2等电路部分提供直流电源。

双向可控硅Q2和水泵1串接在交流回路中。

触发电路含有一光耦合器U3和三极管Q1等组成的反相放大器，光耦合器U3的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器U3的输出端接所述双向可控硅Q2的触发端；三极管Q1采用PNP管，发射极接直流电源正端，集电极通过电阻R7、光耦合器U3的光发射二极管到地，基极通过电阻R5接直流电源正端。

水位传感器22采用上述各种结构的传感器，如实施例1中的铜球结构传感器等。

电容式液位检测处理电路U2输出端3脚接三极管Q1基极。该检测处理电路U2主要通过由两个输入端的外接电容在其内部形成的两个频率信号的比较来控制其输出电平的高低。U2的参考电容端7脚通过一基准电容C2接直流电源正端U2的检测输入端1脚连接所述水位传感器22的连接部223，该水位传感器的感应头部与水接触形成分布电容，有水状态和无水状态的感应电容值变化确定比较器输出电平的高低。U2的2脚可以接C4以提高抗干扰能力。

当水位传感器22的感应头部被水淹没时，感应电容较大，大于基准电容C2时，通过U2内部进行频率比较处理后，U2的输出端3脚输出低电平，使三极管Q1导通通过光耦合器U3触发双向可控硅Q2导通，使水泵工作。

当水位下降时，水位传感器22的感应头部逐渐露出水，感应电容逐渐减小，当没有水时感应电容为零，此时U2的输出端3脚转变为高电平，使三极管Q1截止，光耦合器U3不工作，关断双向可控硅Q2，从而使水泵停止工作。再加水水位上升淹没水位传感器22的感应头部，水泵即自动启动工作。

如果采用如图4、5实施例2的上、下两个水位传感器22来探测水位时，每个水位传感器的探测信号需要通过上述一个电容式液位检测处理电路U2来处理，然后再组合触发控制一个双向可控硅实现水泵的启停。当上水位传感器的感应头部被水淹没时，使水泵工作；当下水位传感器的感应头部全露出水面时，使水泵停止工作。

本实用新型方案中，水泵所在的水池或容器等中的水不通过电极板、导线等与直流电源的地或正端子接触，即可稳定工作。

Claims (10)

1、一种内置电容式水位控制器的潜水泵，包括水泵本体，其特征是进一步包括一电容式水位控制器，该控制器含有与水泵串联的双向可控硅、触发电路、输出端接触发电路的电容式液位检测处理电路以及水位传感器；

所述控制器装于泵体内的容置腔中，并采用防水材料与该容置腔封固；其中，所述水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；它设置在一固定板或泵体上且连接于PCB，其感应头部位于泵体与前盖或后盖之间的水流通道内，以该感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化，进而控制水泵的启停。

2、如权利要求1所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器含有一铜球，该铜球表面延伸出一支撑杆，该支撑杆的自由端作为连接部，该铜球的表面和支撑杆的表面覆盖绝缘介质层，该铜球和它表面覆盖的绝缘介质层构成所述水位传感器的感应头部。

3、如权利要求1所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器通过嵌件注塑工艺与塑料泵体形成一个整体构件，塑料泵体的前壁上形成一向外凸出的凸起部，所述金属感应体内嵌于该凸起部内的凹腔中构成所述水位传感器的感应头部。

4、如权利要求1或3所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器的感应头部呈圆球形、或椭圆球形、或多面体形、或圆柱形。

5、如权利要求1或2或3所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器的感应头部的绝缘介质层的厚度为0.05-15mm。

6、如权利要求1或2或3所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器的感应头部的绝缘介质层是塑料层、或绝缘漆层、或纳米陶瓷材料涂层。

7、如权利要求1或2或3所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述水位传感器的感应头部内的金属感应体的直径或最大外形尺寸为1-30mm。

8、如权利要求1或2或3所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是所述电容式水位控制器包括：

一直流电源；

一双向可控硅，它与水泵串联；

一触发电路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器的输出端接所述双向可控硅的触发端；以及，

一电容式液位检测处理电路，它的输出接所述反相放大器的输入端，一参考电容端通过一基准电容接直流电源正端，检测输入端连接到所述水位传感器的连接部，根据所述水位传感器的感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化。

9、如权利要求8所述的内置电容式水位控制器的潜水泵，其特征是：所述直流电源的地或正端通过一电极板或导线与水泵所抽取的水接触。

10、用于潜水泵的电容式水位控制器，其特征是包括：

一直流电源；一双向可控硅，它与水泵串联；

一触发电路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器的输出端接所述双向可控硅的触发端；

一水位传感器，该水位传感器包括感应头部和支撑部，该感应头部为表面覆盖有绝缘介质层的金属感应体；以及，

一电容式液位检测处理电路，它的输出接所述反相放大器的输入端，一参考电容端通过一基准电容接直流电源正端，检测输入端连接所述水位传感器的连接部，根据所述水位传感器的感应头部被水包围状态和无水状态的感应电容值来辨别水位的变化。

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