CN208027179U - 一种水箱程控上水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水箱程控上水装置，属于智能自动控制领域。水箱程控上水装置包括单片机微处理控制模块(1)、触摸屏(2)、浸入式水位传感器(3)、电源模块(4)、固态继电器(5)、水泵控制电路(6)、音箱(7)、水泵(8)、水箱(9)；单片机微处理控制模块(1)、电源模块(4)安于CPU控制箱中，触摸屏(2)、固态继电器(5)、水泵控制电路(6)安于水泵控制箱中，音箱(7)在水泵控制箱上部，单片机微处理控制模块(1)提取浸入式水位传感器(3)的水位信息，水泵(8)及水箱(9)通过逆止阀、水管连接在一起，CPU控制箱与水泵控制箱通过串口线、导线连在一起。优点在于：各部分电气关系连接可靠，具有手动上水、自动上水功能，均无需人工进行看守；操作简单，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种水箱程控上水装置

技术领域

本实用新型涉及智能自动控制领域，特别涉及一种水箱程控上水装置。

背景技术

不论社会经济如何飞速发展，水在人们正常生活和生产中都起着重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。水箱储水是我国广泛应用的供水方式，但传统的人工上水控制方式，不仅存在劳动强度大、控制精度低、能耗大、安全性难以保障等缺点，而且需要有人24 小时值班对水位进行监测。因此实现供水自动化控制具有重要意义。

目前，有多种自动上水装置或控制系统的专利，例如，专利CN20357193U 提及一种楼顶水罐自动上水控制装置，该自动上水控制装置包括微控制器模块、信号采集电路模块、SD卡数据存储模块、GPRS 无线通信模块、按键操作电路模块等，其中信号采集电路模块包含有水压传感器、水位传感器A/D 滤波电路、转换电路，但实际上，水压强与水位之间存在着定量关系，因此，只需要安装一个传感器即可，此外，还存在按键过多等缺点；专利CN204787418U 提及一种太阳能热水器自动上水控制电路，但该装置完全采用模拟电路设计实现；专利CN204645157U 提及一种自动上水装置，采用传统的三掷开关实现自动、手动上水的切换。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种水箱程控上水装置，解决现有技术存在的上述问题。该装置具有手动上水、自动上水功能，均无需人工进行看守，即水位在到达设定的最高位置时，均能自动切断水泵电源。本实用新型结构简单，操作简单，功能完备，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

水箱程控上水装置包括单片机微处理控制模块、触摸屏、浸入式水位传感器、电源模块、固态继电器、水泵控制电路、音箱、水泵、水箱；所述的水泵及水箱通过逆止阀、水管连接在一起，所述逆止阀靠近水泵一侧，水泵沉于水井地下60m 处，而水箱位于楼顶部，水箱体积约15m³，水管长度约150m。

所述的单片机微处理控制模块包括STC 单片机12C5A60S2、I/V 变换电路、232串口电路、反相驱动器、用于驱动固态继电器的三极管电路。

所述的触摸屏作为输入、输出装置，具有设定的最低水位显示、设定的最高水位显示、当前水位位置数据显示、修改最低水位、最高水位、柱状水位显示图标变量、手动上水启动、停止控制按键、自动上水启动、停止控制按键以及对应的启动、停止图标变量指示，启动对应为绿色图标变量指示，停止对应为红色图标变量指示，启动、停止初始变量图标指示为红色。

进一步地，所述的触摸屏嵌在安装有水泵控制电路的控制柜上。

进一步地，所述的触摸屏具有 232 串口接口形式，通过232 串口线将触摸屏与单片机微处理控制模块连接在一起，触摸屏具有语音播报功能，音箱作为音频输出装置，连接在触摸屏上，分别在启动自动上水、自动上水达到最高目标位置、手动上水开始、手动上水达到目标位置时播放声音，以进行语音提示。

进一步地，音箱置于水泵控制电路的控制柜上部。

所述的浸入式水位传感器沉于水箱底部，选择浸入式水位传感器为 4-20mA电流输出形式，经 I/V 变换转成 1-5V 的电压后，输入给单片机 STC12C5A60S2 的 ADC 引脚提取到对应水位信息。

所述的电源模块与单片机微处理控制模块、触摸屏、浸入式水位传感器连接在一起，为控制系统中各模块提供必要的供电。所述的固态继电器与水泵控制电路一同安装于控制柜内，单片机微型处理模块在接收到触摸屏自动、停止、手动触屏动作后，单片机微型处理模块根据相对应的信息由单片机微型处理模块的 I/O 口发出控制信号，控制信号经反相驱动器、三极管、导线作用在固态继电器的控制端，固态继电器的输出端串联接在水泵控制电路的回路中，以实现对水泵的控制。

所述的水泵控制电路通过固态继电器与单片机微处理控制模块连接在一起，固态继电器共有 2 个，分别用于手动、自动控制水泵电路的控制。

进一步地，所述的水泵控制电路还包括 1个空气开关、2个交流接触器、4个熔断器、5个指示灯、1个急停开关以及 1个热继电器，分别用于实现水泵的手动、自动上水控制。

本实用新型的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型结构新颖，简洁紧凑，各部分连接可靠，电气关系简单明了；通过触摸屏控制自动、手动上水选择，安全性强，人机界面友好，交互性强；触摸屏、浸入式水位传感器采用 12V 供电，单片机微处理控制模块采用 5V 供电，能耗低；使用效果好，便于推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图 1 为本实用新型原理框图；

图 2 为本实用新型触摸屏控制界面示意图；

图 3 为本实用新型的水泵控制电路图。

图中：1、单片机微处理控制模块；2、触摸屏；3、浸入式水位传感器；4、电源模块；5、固态继电器；6、水泵控制电路；7、音箱；8、水泵；9 水箱；201、自动上水启动按钮；202、自动上水停止按钮；203、自动上水启动、停止变量显示图标1；204、当前水位显示数据位置；205、最低水位显示数据设定位置；206、最高水位显示数据设定位置；207、水位柱状显示条；208、实时时钟、年月日显示；209、手动上水启动、停止变量显示图标2；210、手动上水启动按钮；211、手动上水停止按钮；501、502 固态继电器；601、空气开关；602、623 熔断器；603、手动上水用交流接触器主触点；604、自动上水用交流接触器主触点；605、热继电器；606 水泵；607、自动上水用交流接触器辅助常开触点；608、自动上水指示灯；609、自动上水用交流接触器线圈；610、手动上水停止按钮；611、手动上水用交流接触器辅助常闭触点；612、手动上水停止指示灯；613、热继电器辅助常闭触点；614、热继电器辅助常开触点；615、手动上水指示灯；616、618、手动上水用交流接触器辅助常开触点；617、手动上水用交流接触器线圈；619、手动上水启动按钮；620、电源指示灯；621、警报指示灯；622、急停按钮。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1，本实用新型的水箱程控上水装置，包括单片机微处理控制模块1、触摸屏2、浸入式水位传感器3、电源模块4、固态继电器5、水泵控制电路6、音箱7、水泵8、水箱9；单片机微处理控制模块1、电源模块4安装于一个CPU控制箱中，固态继电器5、水泵控制电路6安放于水泵控制箱中，触摸屏2安装于水泵控制箱的正面，音箱放于水泵控制箱的上部；CPU控制箱与水泵控制箱通过触摸屏2的232 串口线接口、通过固态继电器5的控制端导线连接在一起，构成了一个完整的程控上水装置；水泵8及水箱9通过逆止阀、水管连接在一起，所述逆止阀靠近水泵一侧，水泵沉于水井地下60m 处，而水箱位于楼顶部，水箱体积约15m³，水管长度约150m；浸入式水位传感器3沉于水箱9底部，浸入式水位传感器3为4-20mA 电流输出形式，经I/V 变换转成1-5V 的电压后，输入给单片机微处理控制模块1的ADC 引脚提取到对应水位信息。

参见图2，触摸屏2作为输入、输出装置，在触摸屏2上包含有最高水位显示数据设定位置206、最低水位显示数据设定位置205、当前水位显示数据设定位置204、水位显示柱状条207、自动上水启动按键201、自动停止控制按键202、手动上水启动按键210、手动停止控制按键211以及自动上水启动、停止变量显示图标1 203、手动上水启动、停止变量显示图标2 209，启动时自动上水启动、停止变量显示图标1 203、手动上水启动、停止变量显示图标2 209为绿色指示，停止时自动上水启动、停止变量显示图标1 203、手动上水启动、停止变量显示图标2 209为红色指示，自动上水启动、停止变量显示图标1 203、手动上水启动、停止变量显示图标2 209初始化为红色，即水泵上水处于未开启状态；触摸屏2是输入、输出装置，作为输出显示装置，单片机微处理控制模块1 读取到的浸入式水位传感器3的水位信息，通过串口将该数据显示在触摸屏2上当前水位显示数据设定位置204处，同时，水位显示柱状条207也会有相对应的位置显示；另外，触摸屏2具有实时时钟显示功能，利用表盘、表针控件显示当前时间信息，文本控件显示年、月、日、星期信息；触摸屏上2上最低水位显示数据设定位置205显示最低水位、最高水位显示数据设定位置206显示最高水位，当点击触摸屏2上最低水位显示数据设定位置205、最高水位显示数据设定位置206处时，可以对设定的最低、最高水位进行修改，以便于应用于不同水箱的上水需要。

参见图 3，固态继电器501、502与水泵控制电路6一同安装于控制柜内，固态继电器501、502接受 I/O1、I/O2 的控制信号，单片机微型处理模块1经反相器与 I/O1、 I/O2连接在一起，因此，I/O1、I/O2 处的信号与单片机微处理器发出来的信号相反，固态继电器501、502的输出端串联接在水泵控制电路6的回路中，以实现对水泵的控制，其中 I/O1、固态继电器501实现水泵手动上水控制，而 I/O2、固态继电器502实现自动上水控制；水泵控制电路6还包括 1 个空气开关601，2 个交流接触器，4 个熔断器602、623，5个指示灯608、612、615、620、621，1个急停按钮 622 以及 1 个热继电器 605。

参见图 2、图 3，水箱程控上水装置工作时，要求空气开关601处于闭合状态，此时，经空气开关601、熔断器623、急停按钮622、零线 N 为电源模块4提供 220V 输入电压，电源模块4的输出为 5V、12V，分别为系统中的单片机微处理控制模块1、触摸屏2、浸入式水位传感器3进行供电；空气开关601、熔断器623、急停按钮622、电源指示灯620与零线 N 形成回路，电源指示灯620点亮，表明系统已供电，如果电源指示灯620不亮，请检查线路；此时，热继电器辅助常开触点614处于断开状态，因此，空气开关601、熔断器623、急停按钮622、警报指示灯621、热继电器辅助常开触点614与零线 N 不能构成回路，因此警报指示灯621不亮，表明系统处于无故障状态。

当点击触摸屏上的自动上水按钮201时，自动上水启动、停止变量显示图标1 203变成绿色，同时，单片机微处理控制模块1通过串口接收到自动上水的信息，此时，如果触摸屏上当前水位显示数据204小于最低水位显示数据设定位置205的数据，则 I/O2 为高电平，此时，固态继电器502控制端经三极管形成回路，固态继电器502的输出端导通，则空气开关601、急停按钮622、固态继电器502、自动上水用交流接触器线圈609、热继电器辅助常闭触点613与零线N 形成回路，此时自动上水用交流接触器主触点604 吸合，于是，空气开关601、熔断器602、自动上水用交流接触器主触点604、热继电器605、水泵606形成回路，则水泵自动上水开始，直到水位达到设定最高水位显示数据206时，I/O2 变为低电平，固态继电器502控制端无电流流过，因此固态继电器502的输出端不导通，自动上水用交流接触器线圈609无电流流过，所以自动上水用交流接触器主触点604断开，水泵断电，自动上水停止；而如果触摸屏上当前水位显示数据204在设定的最低水位数据205与最高水位数据206之间，则 I/O2 为低电平，则固态继电器502的输出端不导通，自动上水用交流接触器线圈609无电流流过，所以自动上水用交流接触器主触点604断开，水泵断电，不会自动上水，整个过程中无需人工看守。

如果想要切换自动上水到手动上水时，则需要先点击触摸屏上的自动停止按钮202，此时，自动上水启动、停止变量显示图标1 203变成红色；当点击触摸屏上的手动上水按钮210时，手动上水启动、停止变量显示图标2 209 变成绿色，同时，单片机微处理控制模块1通过串口接收到手动上水的信息，此时，I/O1 为高电平，固态继电器501控制端经三极管形成回路，固态继电器501的输出端导通，此时，控制回路经空气开关601、急停按钮622、固态继电器501、手动上水停止按钮610、手动上水用交流接触器辅助常闭触点611、手动上水启动按钮619、手动上水用交流接触器线圈617、热继电器辅助常闭触点613与零线 N 形成回路，手动上水停止指示灯612点亮，但由于手动上水启动按钮619未按下，则手动上水处于未开启状态；如果按下手动启动按钮619，则控制回路经空气开关601、急停按钮622、固态继电器501、手动上水停止按钮610、手动上水启动按钮619、手动上水用交流接触器线圈617、热继电器辅助常闭触点613与零线 N 形成回路，此时，手动上水用交流接触器主触点603吸合，同时，手动上水用交流接触器辅助常开触点616、618 吸合，于是空气开关601、熔断器602、手动上水用交流接触器主触点603、热继电器605、水泵606形成回路，水泵手动上水开始，同时手动上水启动指示灯615点亮，其中，手动上水用交流接触器辅助常开触点618吸合后，可以避免因手动上水启动按钮619 在复位弹簧的作用下恢复原位而造成电路断路，手动上水用交流接触器辅助常闭触点611 断开，手动上水停止指示灯612熄灭；手动上水方式与最低水位显示数据设定位置205的数据无关，在任何位置均可以实现手动上水；而手动上水停止时，如果采用人工方式时，可以在当前水位显示数据204在任何位置时按下手动上水停止按钮610，则手动上水用交流接触器线圈617失电，手动上水用交流接触器主触点603断开，则手动上水停止，手动上水停止指示灯612点亮，而手动上水启动指示灯615熄灭；此时 I/O1 仍为高电平，下次需要手当上水时，只需按下手动上水启动按钮619即可再次实现手动上水；如果不需要人工停止手动上水时，则控制系统根据单片机微处理控制模块 1 读取到的浸入式水位传感器 3 的水位信息，如果当前水位显示数据位置204的数据达到设定最高水位显示数据位置206的数据时，则 I/O1变为低电平，则固态继电器501输出端断开，则手动上水停止，但此时，手动上水启动、停止变量显示图标2 209仍为绿色；下次需要手动上水时，只需要点击触摸屏上的手动上水按钮210，I/O1 会变为高电平，即可再次实现手动上水；如果想要切换手动上水到自动上水时，则需要先点击触摸屏上的手动停止按钮 211，此时，手动上水启动、停止显示图标变量2 209会变成红色，再点击触摸屏上的自动启动按钮201，便可实现水箱上水的自动控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水箱程控上水装置，包括单片机微处理控制模块（1）、触摸屏（2）、浸入式水位传感器（3）、电源模块（4）、固态继电器（5）、水泵控制电路（6）、音箱（7）、水泵（8）、水箱（9），其特征在于：所述的单片机微处理控制模块（1）、电源模块（4）安于 CPU 控制箱中，所述的触摸屏（2）、固态继电器（5）、水泵控制电路（6）安于水泵控制箱中，所述的音箱（7）在水泵控制箱上部，单片机微处理控制模块（1）提取浸入式水位传感器（3）的水位信息，所述的水泵（8）及水箱（9）通过逆止阀、水管连接在一起，CPU控制箱与水泵控制箱通过触摸屏（2）的232 串口线接口、通过固态继电器（5）的控制端导线连接在一起。

2.按照权利要求 1 所述的一种水箱程控上水装置，其特征在于：所述的单片机微处理控制模块（1）单片机为 STC12C5A60S2，其供电由电源模块（4）提供。

3.按照权利要求 1 所述的一种水箱程控上水装置，其特征在于：所述触摸屏（2）作为输出装置，在电源模块（4）提供电源的基础上，通过触摸屏上的自动启动按钮（201）、自动停止按钮（202）、手动启动按钮（210）、手动停止按钮（211），配合单片机微处理控制模块（1）、浸入式水位传感器（3）、固态继电器（5）、水泵控制电路（6）可以实现自动上水、停止以及手动上水、停止的功能，且自动上水、手动上水均无需人工看守，自动上水启动、停止变量显示图标1（203）、手动上水启动、停止变量显示图标2（209）分别用绿色指示显示启动，用红色指示显示停止；自动上水启动、停止变量显示图标1（203）、手动上水启动、停止变量显示图标2（209）初始化为红色，即水泵上水处于未开启状态，触摸屏（2）具有实时时钟显示功能，利用表盘、表针控件显示当前时间信息，文本控件显示年、月、日、星期信息。

4.按照权利要求 1 所述的一种水箱程控上水装置，其特征在于：所述触摸屏（2）作为输入装置，单片机微处理控制模块（1）读取到的浸入式水位传感器（3）的水位信息，通过串口将该数据显示在触摸屏（2）中的当前水位显示数据位置（204）处，同时，水位柱状显示条（207）也会有相对应的位置显示，触摸屏（2）上最低水位显示数据设定位置（205）显示最低水位，触摸屏（2）上最高水位显示数据显示位置（206）设定最高水位，当点击触摸屏（2）上的最低水位显示数据设定位置（205）、最高水位显示数据设定位置（206）时，可以对设定的最低、最高水位进行修改，以便于应用于不同水箱的上水需要。

5.按照权利要求 1 所述的一种水箱程控上水装置，其特征在于：所述的浸入式水位传感器（3）沉于水箱（9）底部，选择浸入式水位传感器（3）为 4-20mA 电流输出形式，经I/V 变换转成 1-5V 的电压后，输入给单片机 STC12C5A60S2 的 ADC 引脚提取到对应水位信息。

6.按照权利要求 1 所述的一种水箱程控上水装置，其特征在于：所述的水泵控制电路（6）还包括 1 个空气开关、2 个交流接触器、4 个熔断器、5 个指示灯、1 个急停开关以及1个热继电器，配合单片机微处理控制模块（1）、触摸屏（2）、浸入式水位传感器（3）、固态继电器（5）实现水泵的手动、自动上水控制，且无需人工进行看守。