CN212541112U - 水位控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿山机械技术领域，提出了水位控制装置，包括控制器，控制器的输入端用于与液位传感器连接，控制器的输出端用于与抽水泵连接，还包括强制关机电路，强制关机电路包括依次连接的信号检测电路一和关机控制电路，信号检测电路包括依次连接的二极管D1和电容C5，二极管D1的阳极用于与液位传感器的电流输出端连接，电容C5的一端用于与液位传感器的接地端连接，电容C5的两端并联有电阻R14，电阻R14远离地信号的一端形成信号检测电路的输出端，关机控制电路包括依次连接的与非门U7A、三极管Q2和继电器K2。通过上述技术方案，解决了现有技术中水位控制装置不能及时停泵的问题。

Description

水位控制装置

技术领域

本实用新型涉及矿山机械技术领域，具体的，涉及水位控制装置。

背景技术

水位控制装置常用于具有爆炸性混合气体的危险场所，以及露天煤矿、选煤厂等工作场所，作为水仓水位实时检测、排水水泵控制装置及检测煤位距离的使用。其工作原理为：利用超声波传感器测量水仓的液位，并和用户设定的开泵值、停泵值进行比较，在液位超过设定的开、停泵值时，自动开启水泵排水。由于选煤厂的工作环境恶劣，控制装置容易受到干扰，在实际工作中会出现控制装置死机的情况，导致水仓中水位已经低于停泵值、但是抽水泵仍然在抽水。

实用新型内容

本实用新型提出水位控制装置，解决了现有技术中水位控制装置不能及时停泵的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括控制器，所述控制器的输入端用于与液位传感器连接，所述控制器的输出端用于与抽水泵连接，还包括强制关机电路，所述强制关机电路包括依次连接的信号检测电路一和关机控制电路，

所述信号检测电路包括依次连接的二极管D1和电容C5，二极管D1的阳极用于与液位传感器的电流输出端连接，电容C5的一端用于与液位传感器的接地端连接，电容C5的两端并联有电阻R14，电阻R14远离地信号的一端形成所述信号检测电路的输出端，

所述关机控制电路包括依次连接的与非门U7A、三极管Q2和继电器K2，所述与非门的两个输入端均与所述信号检测电路的输出端连接，所述继电器K2的常闭触点串联在抽水泵的供电电路中。

进一步，所述强制关机电路还包括声音报警电路，所述声音报警电路包括依次连接的与非门U7C和与非门U7D，与非门U7C的一个输入端连接与非门U7A的输出端，与非门U7C的另一个输入端与输出端之间连接有电阻R12，与非门U7D的输入端和输出端之间连接有电容C4，

与非门U7D的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的射极接地，三极管Q1的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一端连接直流电源。

进一步，所述强制关机电路还包括LED报警电路，所述LED报警电路包括依次连接的与非门U7B、电阻R11和LED2，

与非门U7B的两个输入端均连接非门U7A的输出端，LED2的阳极与直流电源连接。

进一步，所述控制器包括依次连接的信号检测电路一和主控芯片，所述信号检测电路一的输入端用于与液位传感器的电流输出端连接，所述主控芯片的输出端用于与抽水泵连接，

所述信号检测电路一包括依次连接的信号转换电路、电压跟随器U1A和同相比例运算电路，所述同相比例运算电路的同相输入端还连接有直流电源二，所述信号转换电路用于与液位传感器的电流输出端连接，所述同相比例运算电路的输出端连接主控芯片。

进一步，所述信号转换电路包括串联的电阻R1和电位器RP1，所述电阻R1的一端与液位传感器的电流输出端连接，所述电位器RP1的滑动端与液位传感器的接地端连接。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中液位传感器为超声波液位传感器，设置于水仓的正上方，高于水仓液面，用于将水仓中的水位信息转换为电流信号，该电流信号输入到控制器中，控制器根据该电流信号得到水仓中的水位信息，当判断水仓中水位信息高于开泵值时，控制器输出控制信号，控制抽水泵抽水；随着抽水泵的工作，水仓中水位不断降低，当水仓中水位降到停泵值以下时，控制器输出控制信号，停止抽水泵抽水，从而实现选煤厂水仓水位的自动控制。

如果水仓中水位已经降到停泵值以下，抽水泵仍在继续抽水，水位进一步降低，当水位降低到关机设定值时，强制关机电路能够检测到这一情况，及时断开抽水泵的电源、停止抽水。如图2所示，具体工作过程为：液位传感器输出-10mA～10mA的电流信号，在电流信号的正半周，液位传感器输出的电流信号通过二极管D1为电容C5充电，在电流信号的负半周，电容C5通过电阻R14放电，这样，信号检测电路的输出电压反映的是液位传感器输出电流的峰值，当水仓中水位低于关机设定值时，信号检测电路的输出电压被与非门U7A识别为低电平，非门U7A输出高电平，三极管Q2导通，继电器线圈得电，继电器的常闭触点断开，抽水泵断电停机。

本实用新型中强制关机电路的设置，在水仓中水位降低到关机设定值时，及时关闭抽水泵电源，避免过度抽水。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中关机控制电路原理图；

图3为本实用新型中信号检测电路二电路原理图；

图中：1-液位传感器，2-控制器，21-信号检测电路二，211-信号转换电路，212-同相比例运算电路，22-主控芯片，3-驱动器，4-抽水泵，5-强制关机电路，51-信号检测电路一，52-关机控制电路，53-声音报警电路，54-LED报警电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1-图2所示，本实施例水位控制装置包括控制器2，控制器2的输入端用于与液位传感器1连接，控制器2的输出端用于与抽水泵4连接，还包括强制关机电路5，强制关机电路5包括依次连接的信号检测电路一51和关机控制电路52，

信号检测电路包括依次连接的二极管D1和电容C5，二极管D1的阳极用于与液位传感器1的电流输出端连接，电容C5的一端用于与液位传感器1的接地端连接，电容C5的两端并联有电阻R14，电阻R14远离地信号的一端形成信号检测电路的输出端，

关机控制电路52包括依次连接的与非门U7A、三极管Q2和继电器K2，与非门的两个输入端均与信号检测电路的输出端连接，继电器K2的常闭触点串联在抽水泵4的供电电路中。

本实施例中液位传感器1为超声波液位传感器1，设置于水仓的正上方，高于水仓液面，用于将水仓中的水位信息转换为电流信号，该电流信号输入到控制器2中，控制器2根据该电流信号得到水仓中的水位信息，当判断水仓中水位信息高于开泵值时，控制器2输出控制信号，控制抽水泵4抽水；随着抽水泵4的工作，水仓中水位不断降低，当水仓中水位降到停泵值以下时，控制器2输出控制信号，停止抽水泵4抽水，从而实现选煤厂水仓水位的自动控制。

如果水仓中水位已经降到停泵值以下，抽水泵4仍在继续抽水，水位进一步降低，当水位降低到关机设定值时，强制关机电路5能够检测到这一情况，及时断开抽水泵4的电源、停止抽水。如图2所示，具体工作过程为：液位传感器1输出-10mA～10mA的电流信号，在电流信号的正半周，液位传感器1输出的电流信号通过二极管D1为电容C5充电，在电流信号的负半周，电容C5通过电阻R14放电，这样，信号检测电路的输出电压反映的是液位传感器1输出电流的峰值，当水仓中水位低于关机设定值时，信号检测电路的输出电压被与非门U7A识别为低电平，非门U7A输出高电平，三极管Q2导通，继电器线圈得电，继电器的常闭触点断开，抽水泵4断电停机。

本实施例中强制关机电路5的设置，在水仓中水位降低到关机设定值时，及时关闭抽水泵4电源，避免过度抽水。

进一步，强制关机电路5还包括声音报警电路53，声音报警电路53包括依次连接的与非门U7C和与非门U7D，与非门U7C的一个输入端连接与非门U7A的输出端，与非门U7C的另一个输入端与输出端之间连接有电阻R12，与非门U7D的输入端和输出端之间连接有电容C4，

与非门U7D的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的射极接地，三极管Q1的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一端连接直流电源。

如图2所示，当水仓中水位降低到关机设定值、被强制关机时，与非门电路U7A输出的高电平信号输入到与非门U7C，与非门U7C、与非门U7D、电阻R12和电容C4组成多谐振荡器，与非门电路U7A输出的高电平信号使多谐振荡器起振，在经三极管Q1放大之后，由扬声器发出警笛声，提醒工作人员及时采取措施。

进一步，强制关机电路5还包括LED报警电路54，LED报警电路54包括依次连接的与非门U7B、电阻R11和LED2，

与非门U7B的两个输入端均连接非门U7A的输出端，LED2的阳极与直流电源连接。

如图2所示，当水仓中水位降低到关机设定值、被强制关机时，与非门电路U7A输出的高电平信号同时输入到与非门U7B的两个输入端，与非门U7B输出低电平信号，LED2导通，LED二发光，进行光信号报警。

LED报警电路54与声音报警电路53相结合，保证报警效果，有利于工作人员及时发现报警情况。

进一步，控制器2包括依次连接的信号检测电路一51和主控芯片22，信号检测电路一51的输入端用于与液位传感器1的电流输出端连接，主控芯片22的输出端用于与抽水泵4连接，

信号检测电路一51包括依次连接的信号转换电路211、电压跟随器U1A和同相比例运算电路212，同相比例运算电路212的同相输入端还连接有直流电源二，信号转换电路211用于与液位传感器1的电流输出端连接，同相比例运算电路212的输出端连接主控芯片22。

如图3所示，液位传感器1输出-10mA～10mA的电流信号经信号转换电路211转换为电压信号，经电压跟随器U1A进行阻抗匹配，与直流电源二REF_1.5V叠加之后，再进行同相比例运算，调理为0～3V的电压信号，输入到主控芯片22，保证主控芯片22读取到准确的液位值。

抽水泵4设置有驱动器3，主控芯片22通过与驱动器3进行通信，实现对抽水泵4的控制。

进一步，信号转换电路211包括串联的电阻R1和电位器RP1，电阻R1的一端与液位传感器1的电流输出端连接，电位器RP1的滑动端与液位传感器1的接地端连接。

如图3所示，信号转换电路211采用电位器RP1的形式，通过将电位器并联在液位传感器1的电流输出端和接地端之间，实现电流信号到电压信号的转换，电路结构简单、成本低；通过调节电位器RP1滑动端的位置，可以调节RP1的阻值，便于对输入到主控芯片22的电压信号进行调节，有利于提高信号转换的精确度。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，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 (5)

1.水位控制装置，包括控制器(2)，所述控制器(2)的输入端用于与液位传感器(1)连接，所述控制器(2)的输出端用于与抽水泵(4)连接，其特征在于，还包括强制关机电路(5)，所述强制关机电路(5)包括依次连接的信号检测电路一(51)和关机控制电路(52)，

所述信号检测电路包括依次连接的二极管D1和电容C5，二极管D1的阳极用于与液位传感器(1)的电流输出端连接，电容C5的一端用于与液位传感器(1)的接地端连接，电容C5的两端并联有电阻R14，电阻R14远离地信号的一端形成所述信号检测电路的输出端，

所述关机控制电路(52)包括依次连接的与非门U7A、三极管Q2和继电器K2，所述与非门的两个输入端均与所述信号检测电路的输出端连接，所述继电器K2的常闭触点串联在抽水泵(4)的供电电路中。

2.根据权利要求1所述的水位控制装置，其特征在于，所述强制关机电路(5)还包括声音报警电路(53)，所述声音报警电路(53)包括依次连接的与非门U7C和与非门U7D，与非门U7C的一个输入端连接与非门U7A的输出端，与非门U7C的另一个输入端与输出端之间连接有电阻R12，与非门U7D的输入端和输出端之间连接有电容C4，

与非门U7D的输出端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的射极接地，三极管Q1的集电极连接扬声器的一端，扬声器的另一端连接直流电源。

3.根据权利要求1所述的水位控制装置，其特征在于，所述强制关机电路(5)还包括LED报警电路(54)，所述LED报警电路(54)包括依次连接的与非门U7B、电阻R11和LED2，

与非门U7B的两个输入端均连接非门U7A的输出端，LED2的阳极与直流电源连接。

4.根据权利要求1所述的水位控制装置，其特征在于，所述控制器(2)包括依次连接的信号检测电路一(51)和主控芯片(22)，所述信号检测电路一(51)的输入端用于与液位传感器(1)的电流输出端连接，所述主控芯片(22)的输出端用于与抽水泵(4)连接，

所述信号检测电路一(51)包括依次连接的信号转换电路(211)、电压跟随器U1A和同相比例运算电路(212)，所述同相比例运算电路(212)的同相输入端还连接有直流电源二，所述信号转换电路(211)用于与液位传感器(1)的电流输出端连接，所述同相比例运算电路(212)的输出端连接主控芯片(22)。

5.根据权利要求4所述的水位控制装置，其特征在于，所述信号转换电路(211)包括串联的电阻R1和电位器RP1，所述电阻R1的一端与液位传感器(1)的电流输出端连接，所述电位器RP1的滑动端与液位传感器(1)的接地端连接。

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