CN201716599U

CN201716599U - 自动液位继电器

Info

Publication number: CN201716599U
Application number: CN2010202073540U
Authority: CN
Inventors: 汪孟金; 李玮; 孙浙胜; 朱亮
Original assignee: Ningbo Zhenhai Huatai Electric Factory
Current assignee: Ningbo Zhenhai Huatai Electric Factory
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2020-05-28

Abstract

本实用新型涉及一种自动液位继电器，其由电源，负载，至少一个降压电路，整流电路，滤波稳压电路，执行电路，控制信号获取电路，采样及交流平衡电路，多个电极，容器等组成。其中电源与负载及至少一个降压电路相连接；至少一个降压电路的输出端与整流电路相连接；整流电路的输出端与滤波稳压电路相连接；滤波稳压电路的输出端与执行电路相连接；采样及交流平衡电路与多个电极中至少一个相连接，并由此获得水位高低的控制信号，其输出端与控制信号获取电路相连接；控制信号获取电路获取来自于采样及交流平衡电路的控制信号，其输出端与执行电路相连接，并将该控制信号送至执行电路；执行电路根据所述控制信号，控制电路中的开关通断，从而达到控制水位的目的。

Description

自动液位继电器

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于液位控制的自动继电器。

背景技术

水位控制器是一种应用十分广泛的自动化器件，在工业循环水、污水处理、食品加工、化工行业、汽车工业、太阳能热水器等领域都有大量的应用。在自来水尚未普及的中西部农村，屋顶水箱更是用其来控制水箱的水位。

公知的水位控制器件主要有两种：

一种是浮子开关，利用浮子随水位的高低漂浮而做上下机械运动来控制水位。这种浮子开关的缺点是：水中粘性水垢会影响浮子上下运动，使水位控制系统产生控制错误，从而导致无法顺利的进行水位控制。

另一种是电子水位控制系统，其中应用最普遍的是直流控制法，即利用变压器对市政220V交流电进行降压和隔离，再利用整流电路将降压后的交流电变成直流电，将电极接入水中，利用水位的高低来控制电路通断，从而检测水位。但直流控制法存在以下问题：1、电镀效应：正电极在水中不断地被消耗；2、结垢效应：负电极上会结上不导电的水垢，使得系统失灵；3、正电极会向水中释放金属离子，影响水质。

为了克服直流控制法的缺点，又出现了采用交流电的交流控制法，即在直流控制法的基础上增加了一个振荡信号电路，把直流信号变成高频交流信号，然后将电极安装在水中。由于采用的是交流电，因而克服了直流控制法的上述缺点。但由于增加了振荡信号电路，因而成本较高，且由于采用了高频信号因而容易受干扰，因此其应用受到制约。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于液位控制的自动继电器。

本实用新型所采用的技术方案如图1所示：

在阐述图1方案之前，我们首先应注意到如下的事实：市政50HZ，220V的交流输电网在进入用户之前，已将中线即N线与大地良好地接地连接。因此，图1所示的容器中的接地电极通过大地与N线连接在一起。

一种自动液位继电器，其包括电源，负载，至少一个降压电路，整流电路，滤波稳压电路，执行电路，控制信号获取电路，采样及交流平衡电路，多个电极，容器等组成，其特征在于：电源与负载及所述至少一个降压电路相连接；所述至少一个降压电路的输出端与整流电路相连接；整流电路的输出端与滤波稳压电路相连接；滤波稳压电路的输出端与执行电路相连接；采样及交流平衡电路与多个电极中至少一个相连接，并由此获得水位高低的控制信号，其输出端与控制信号获取电路相连接；控制信号获取电路获取来自于采样及交流平衡电路的控制信号，其输出端与执行电路相连接，并将该控制信号送至执行电路；执行电路根据所述控制信号，控制电路中的开关通断，从而达到控制水位的目的。

所述多个电极可以预设为表示不同水位高低的电极，其至少包括高水位电极，低水位电极各一个。

图1所示的技术方案中：

1、市政50HZ、220V的交流电经降压电路降压、整流电路整流、滤波稳压电路滤波稳压后，为执行电路提供稳定的直流电压。

2、当容器中的液位低于D时，高液位电极DG和低液位电极DD均未被液体浸没，因此I＝I’＝0，执行电路不工作，即处于K₁接通、K₂断开的初始状态，此时负载(泵、交流接触器线包、中间继电器线包等，为叙述方便，下面简称负载为泵)启动。

3、当液位上升但仍低于G时，由于K2仍为断开状态，故I、I’仍为零，泵继续通电工作。

4、当液位抵达G时，高液位电极DG和低液位电极DD均浸没在液体中，此时，当市政交流电为负半周(N线高电位，L线低电位)时，电流I流通并产生控制电压U₀，执行电压受U₀的驱动而开始工作，导致K₁断开，K₂闭合，K₁的断开使泵断电而停止工作。

在此情况下，当市政交流电为正半周时，由于采样及交流平衡电路的作用，电路系统产生图1所示方向流动的电流I’并且I’≈I，数值为数微安培。如果以时间为横轴，将I’与I画在一起，则波形为图2所示的50HZ正弦波。由此，可以看出，浸在液体中的电极上流动的是数μA级的交流电流，因此电极既不会腐蚀也不会结垢。

5、泵停止工作，当液位逐步降至G以下，D以上时，由于低液位电极DD仍浸在液体中，K₂仍继续接通，仍继续流通，U₀仍继续存在，故K₁仍断开，泵仍停。

6、当液位低于D时，I＝I’＝0，导致U₀＝0，故执行电路复位，本系统回复到K₁闭合，泵工作，K₂断开的起始状态。

7、常闭按钮AN的作用：如图1所示，如果把容器称为“桶”，把桶中的液体特定为水，则当水位低于D时，泵启动开始上水，当水位到达G时，泵自动停止抽水。在接下来的放水过程中，水位将逐渐降低，只要水位不低于D，泵一直停止不启动。在此情况下，若恰好遇到将要停电，用户希望将桶盛满水，如果没有按钮AN，水泵将无法启动，有了按钮AN，只要轻按一次AN，I与I’随即变为零，导致U₀＝0，K₁复位闭合接通，K₂也复位断开，水泵立即开始抽水，直至水位到达G，水泵自动停止抽水。因此，按钮AN具有手动上水的作用。只要水位低于G，每按一次AN，本实用新型的自动液位控制器就自动地将水桶泵满。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为液位传感电极的电流波形波图；

图3为本实用新型第一实施例的电路原理图；

图4是本实用新型第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。但应当理解这里的说明并不构成对本实用新型保护范围的限制。

第一实施例：

如图3所示，容器中的液体与大地相连，市政电网的N线通过大地也与液体相连。

R₁//C₁、R₂//C₂组成降压电路，D₁-D₄组成桥式整流电路，R₃为限流电阻，C₃、C₄、DW₁组成稳压与滤波电路，以上电路共同作用，可为后续电路提供稳定的直流电源。

V₁、IC₁及它们的附属器件共同组成执行电路。继电器J具有JK₁和JK₂两组触点。IC₁为电压比较器，其端口2、端口3的输入阻抗趋向于无穷大。因此，这两个端口之间，这两个端口对线路地，即

之间，几乎是互相隔离的；当端口3的电压U₃大于端口2的此较电压U₂时，端口1输出高电平。反之，当U₃小于U₂时，端口1输出低电平。

D₆、D₇、R₁₀、JK₂以及容器中的三个电极共同组成采样及交流平衡电路。为保证市政输电系统及本实施例各电路的正常工作，R₁₀取用兆欧姆级的大阻值电阻器。由于降压电路和R₁₀，尤其是R₁₀的作用，使控制信号电流I₁、交流平衡电流I₂均为数微安培级的微弱电流，对人体及系统电路的影响甚微。

R₈、R₉、C₅、C₆、D₆组成控制信号获取电路。二极管D₆的单向特性、IC₁高输入阻抗的特性，可以防止交流平衡电流I₂窜入控制信号获取电路中。调整R₆、R₇的阻值，可以获得合适的比较电压U₂，调整R₈、R₉、R₁₀的值，可以保证控制信号I₁到来时，U₃＞U₂。

本实施例的工作过程为：

1、液位低于D时，I₁＝I₂＝0，U₃＝0，JK₂断开，JK₁接通，负载(例如泵)通电。

2、当液位高于D，但低于G时，I₁＝I₂＝0，U₃＝0，JK₂断开，JK₁接通，泵继续通电工作。

3、当液位到达G时：

(1)当AC220V负半周时，即N端为高电平，L端为低电平，信号电流I₁按下列途径流通：

中线N→大地→E→液体→高液位电极D_G→R₁₀→D₆→R₉→R₈→R₂₁→线路板地→D₄→C₁//R₁→相线L

由于I₁的流动，使U₃＞U₂的条件成熟，IC₁的1端输出高电平，V₁导通，继电器线包J通电，JK₁断开，负载断电，泵停止工作，JK₂接通，电极D_G与D_D连接。在本状态下，由于D₇的作用，使I₂＝0。

(2)当AC220V正半周时，即L端为高电平，N端为低电平，由于D₆的作用，此时I₁＝0，但由于C₅、C₆已充满电，U₃＞U₂的条件仍保持，JK₁仍然断开，JK₂仍然接通。此时，交流平衡电流I₂按下列途径流通：相线L→R₁//C₁→D₁→R₃→R₄、R₅//R₆、R₆等→线路板地→D₇→R₁₀→D_G//D_D→液体→E→大地→中线N。

至此，我们应注意到两个情况：第一，本实施例中实测的电流I₁≈I₂，均为数μA，如此微小的I₂不会对V₁与IC₁的工作产生影响。第二，R₁₀为MΩ级电阻，其阻值远大于I₁、I₂流通路径中的其它阻抗，即I₁、I₂的电流值主要由R₁₀决定。因此I₁≈I₂。三个电极D_G、D_D、E中流通的是图2所示的正弦交流电流(忽略了硅二极管0.7V的导通电压)。因此，三个电极不腐蚀，不结垢。

以上叙述的是本实施例在液位由低向上高上涨时的工作情况。下面再叙述液位由高向低下落时的工作过程。

4、液位低于G但高于D时，I₁、I₂继续流通，U₃＞U₂的条件仍保持，JK₂仍闭合，JK₁仍断泵仍停。

5、当液位低于D时，系统复位。如此周而复始地工作，可以保持液位始终在D与G之间。

6、手动控制：本实施例设置了手动常闭按钮AN。

(1)在液位上涨的过程中，无论按或不按AN，泵将继续工作，直至液位到达高液位G，泵才自动停止工作。换言之，在此情况下，AN不起作用。

(2)在液位下降的过程中，无论液位处于何处，只要轻按AN一次，JK₂就断开，JK₁就闭合，泵即起动，直到液位到达G，泵才自动停止工作。

保证安全的技术措施：

本实施例采取了以下的安全技术措施：

1、L线与N线的输入端均采用R//C降压电路降压。

2、R10大阻值电阻进一步降压。

3、容器中的液体采用接地的技术措施。

由前已述的工作原理可知，本实用新型只有液体接大地才能保证系统正常工作，用户将自觉地为液体设置接地导线，而液体接地，又彻底地保证了用户的安全。综上所述，大地是本实用新型控制信号的来源，也是保证安全的有效技术环节。

第二实施例：

如图4所示，本实施例的工作原理与工作过程与第一实施例相同。不同之处有两点：第一，省略了N线的降压电路；第二，由V₂、V₃及附属器件组成执行电路，当控制信号U₄到来时，V₂、V₃导通，继电器线包J₂通电，其一组常闭触点JK₃断开，另一组常开触点JK₄闭合。

如图4所示，容器中的液体与大地相连，市政电网的N线通过大地也与液体相连。

R₁₁//C₇组成降压电路，D₈-D₁₁组成桥式整流电路，R₁₃为限流电阻，C₈、C₉、DW₂组成稳压与滤波电路，以上电路共同作用，可为后续电路提供稳定的直流电源。

由V₂、V₃及附属器件组成执行电路，当控制信号U₄到来时，V₂、V₃导通，继电器线包J₂通电，其一组常闭触点JK₃断开，另一组常开触点JK₄闭合。

D₁₄、D₁₃、R₁₆、JK₄以及容器中的三个电极共同组成采样及交流平衡电路。为保证市政输电系统及本实施例各电路的正常工作，R₁₆取用兆欧姆级的大阻值电阻器。由于降压电路和R₁₆，尤其是R₁₆的作用，使控制信号电流I₁、交流平衡电流I₂均为数微安培级的微弱电流，对人体及系统电路的影响甚微。

本实施例的工作过程为：

1、液位低于D时，负载(例如泵)通电。

2、当液位高于D，但低于G时，泵继续通电工作。

3、当液位到达G时：

(1)当AC220V负半周时，即N端为高电平，L端为低电平，负载断电，泵停止工作；

(2)当AC220V正半周时，即L端为高电平，N端为低电平，负载断电，泵停止工作。

4、液位低于G但高于D时，泵仍停。

6、手动控制：本实施例设置了手动常闭按钮AN。

(2)在液位下降的过程中，无论液位处于何处，只要轻按AN一次，JK₄就断开，JK₃就闭合，泵即起动，直到液位到达G，泵才自动停止工作。

保证安全的技术措施：

本实施例采取了以下的安全技术措施：

1、L线与N线的输入端均采用R//C降压电路降压。

2、R10大阻值电阻进一步降压。

3、容器中的液体采用接地的技术措施。

最后应该说明，以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型的技术方案，所以，本领域的技术人员应当理解，虽然在理解本实用新型技术方案的基础上，可以对本实用新型进行修改或等同替换，但一切不脱离本实用新型的实质和范围的技术方案及改进，均应在本实用新型的权利要求所涵盖的范围内。

Claims

1.一种自动液位继电器，其包括电源，负载，至少一个降压电路，整流电路，滤波稳压电路，执行电路，控制信号获取电路，采样及交流平衡电路，多个电极，容器组成，其特征在于：

电源与负载及所述至少一个降压电路相连接；

所述至少一个降压电路的输出端与整流电路相连接；

整流电路的输出端与滤波稳压电路相连接；

滤波稳压电路的输出端与执行电路相连接；

采样及交流平衡电路与多个电极中至少一个相连接，并由此获得水位高低的控制信号，其输出端与控制信号获取电路相连接；

控制信号获取电路获取来自于采样及交流平衡电路的控制信号，其输出端与执行电路相连接，并将该控制信号送至执行电路；

执行电路根据所述控制信号，控制电路中的开关通断。

2.如权利要求1所述的自动液位继电器，其特征在于：

3.如权利要求1中所述的自动液位继电器，其特征在于：

在多个电极上流动的电流为交流电。

4.如权利要求1中所述的自动液位继电器，其特征在于：

所述负载可以为水泵。