CN2371231Y

CN2371231Y - 泵用电接触式水位自动控制器

Info

Publication number: CN2371231Y
Application number: CN 99232878
Authority: CN
Inventors: 江彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-03-29
Anticipated expiration: 2009-03-02

Abstract

泵用电接触式水位自动控制器由交流输入与交流输出电路1、直流电源2、指示电路3、设有继电器J的功率放大电路4、信号放大电路5及设有取样短电极和两根取样长电极的信号取样电路6组成。使用时将交流电源输入端接入220V交流市电,将交流电源输出端接入水泵或交流接触器负载,并将电极安装插入给水池或给水塔中,便可自动控制水位。与现有技术相比,它具有可靠性好、灵敏度高、耗电省、成本低、体积小及安装使用方便等优点。

Description

泵用电接触式水位自动控制器

本实用新型涉及一种用于给水池或给水塔的附属水泵的自动控制装置，进一步是指一种泵用电接触式水位自动控制器。

现有泵用电接触式水位自动控制器一般存在如下缺点和弊端：①故障率高，灵敏度低，耗电量大。这是因为，其信号功率放大电路采用两个三极管接成复合管，放大倍数在初装时虽能符合要求，但使用期稍长后，电极上的水垢及污垢再加上锈蚀，将影响放大电路的放大倍数而使控制器不能工作；还有一个使它故障率高的致命弱点是，当水垢、污垢积累到一定程度时，在使用中当液体短路电极后，晶体管所产生的电流不足以使继电器可靠地吸合，而是似合非合，此时电路电流增大，电源内阻所产生的压降反馈(负反馈)到复合管基极，更加延长了这个似合非合的过程，以致继电器将产生长时间的火花。这个过程一直要持续到液面上升至能使晶体管电流升高到一个相当数值，待到继电器正常吸合后才结束。这样，就使得继电器触点的寿命缩短几十倍乃至几百倍；继电器一般都采用有水时吸合，因此电路元器件长期处于满负荷工作状态，温度高，耗电大，容易老化，增加故障率；此外，指示电路部分的设计不合理，也造成电耗增加。②成本高，体积大。因为两管复合的放大倍数有限，所以只能采用小功率继电器，必须再加设一个继电器将触点放大才能外接设备(如外接单相泵、交流接触器等)，这样做就增加了产品成本和增大了产品体积，并使内部电路复杂化。③放大电路对直流电源的稳压程度要求高，不然的话，继电器吸合时所产生的压降对晶体管产生的负反馈将严重影响电路工作。④电极部分无定型产品，用户在购买时只有控制部分，电极靠自己解决，增加了安装难度。⑤外部接线稍复杂，非专业人员难以安装使用，对市场开拓(尤其是农村家庭)是一障碍。

鉴于现有泵用电接触式水位自动控制器存在着的上述缺点和弊端，本实用新型的目的，乃是提供一种可靠性好、灵敏度高、耗电节省、制造成本低、体积小且安装使用方便的泵用电接触式水位自动控制器。

参见图1本实用新型电原理方框图，本实用新型的解决方案如下，它仍然包括现有泵用电接触式水位自动控制器所具有的直流电源2、指示电路3、设有继电器J的功率放大电路4，而其特征之处在于，还具有交流输入与交流输出电路1、信号放大电路5、设有取样短电极61和两根等长的取样长电极62与63的信号取样电路6，其中交流输入与交流输出电路1具有交流电源输入端12与11，以及具有由功率放大电路4中继电器J的触点控制的交流电源输出端13与11，交流输入与交流输出电路1的交流低压输出端与直流电源2的交流电压输入端相接，直流电源2的直流电压输出端分别与指示电路3、功率放大电路4、信号放大电路5和信号取样电路6的电源端相连以提供直流工作电源，信号取样电路6的输出端与信号放大电路5的输入端相接以提供水位取样信号，信号放大电路5的输出端与功率放大电路4的输入端相接以提供放大了的水位取样信号，功率放大电路4中继电器J通过其触点控制交流输入与交流输出电路1中交流电源输出端13与11之间的接通或断开，功率放大电路4的输出端与指示电路3的控制端相接以提供控制信号。

具有上述电路结构的本实用新型在具体安装使用时，应将交流电源输入端12与11之间接入220V交流市电，将交流电源输出端13与11之间接入作为负载的水泵或交流接触器(11为电源零线，作为交流输入与交流输出共用，而380V的负载只需接输出端13就行了)。同时还要将电极61、62、63安装插入在水池或水塔的适当部位，短电极61底端到任一长电极62或63底端之间的距离h为水位控制区高度。当水池或水塔中的水面低于长电极62和63底端位置时(即缺水待注水补充时)，信号放大电路5的输出使得功率放大电路4中继电器J处于得电吸合状态，交流电源输出端13与11之间有电源电压输出，水泵运转向水池或水塔内注水，当水面上升到长电极62和63底端以上位置时，继电器J仍处于得电吸合状态，水泵仍然注水，待到水面继续上升到短电极61底端以上位置时，信号取样电路6输入到信号放大电路5的取样信号经放大后，再送到功率放大电路4，使得继电器J失电释放，其触点断开交流电源输出端13与11之间的电源输出，于是水泵停止向水池或水塔注水。由于本实用新型新增加了具有倒相放大作用的信号放大电路5，因此，在继电器J失电释放而断开其触点的过程中，直流电源2内阻的压降减小使得输出的直流电源电压得以升高，这一升高的电源电压又以正反馈的形式反馈到信号放大电路5的输入端，因此使得继电器J失电释放而断开其触点的过程十分干脆利落，而不致产生持久的似断非断的现象。注满了水的水池或水塔因用户用水而使得水面降低后，一直要等到水面降低到两根长电极62和63底端以下位置时，信号放大电路5的输出才会使功率放大电路4中继电器J得电吸合而闭合其连接在交流电源输出端13与11回路中的触点，从而启动水泵向水池或水塔中注水。同样的道理，由于直流电源2输出的直流电源电压的正反馈作用，可使得继电器J得电吸合而闭合其触点的动作过程十分干脆利落，而不致产生持久的似合非合现象。在上述继电器J得电吸合或失电释放时，也就是在水泵注水或停止注水时，指示电路3都会作出相应的发光指示。

下面结合附图和实施例对本实用新型作出进一步详细说明。

图1为本实用新型的电原理方框图；

图2为图1方框图的一种具体电路的原理图；

图3为在图2基础上将信号放大电路稍作改动后的另一电路实施例。

参见图2与图1，交流输入与交流输出电路1由变压器B、电容C₃及继电器J的触点J_6.4(5)连接组成；直流电源2由整流桥ZD、保险管RD及电容C₂连接组成；指示电路3由绿色发光二极管DL、红色发光二极管DH及电阻R₅与R₆连接组成；功率放大电路4由三极管T₁、二极管D₁与D₂及继电器J的线包连接组成；信号放大电路5由三极管T₂与T₃及电阻R₁与R₂连接组成；信号取样电路6由电阻R₃与R₄、电容C₂、继电器J的触点J_3.1(2)、取样短电极61及两根等长的取样长电极62与63连接组成。

在图2电路中，交流输入与交流输出电路1中B的初级两端分别作为交流输入端12和11，J_6.4(5)的J₄端作为交流输出端13，J₆端连接在交流输入端12，C₃的两端并联在交流输出端13与11之间；直流电源2中ZD的两输入端分别与交流输入与交流输出电路1中B的次级两端相接，RD与C₁正极的连接端作为直流电源2的输出正端，分别与指示电路3中的R₅、功率放大电路4中继电器J的线包和D₁的负极、信号放大电路5中的R₁和R₂以及信号取样电路6中长电极63上端和J_3.1(2)的J₁端相连接，而ZD的输出负端与C₁负极的连接端作为直流电源2的输出负端，则分别与指示电路3中的R₆、功率放大电路4中D₂的负极、信号放大电路5中T₂的集电极和T₃的发射极以及信号取样电路6中的R₄和C₂相连接；功率放大电路4中继电器J的线包与D₂的正极和T₁的集电极的公共连接点A，还同时与指示电路3中DL的负极和DH的正极相连接；信号取样电路6中长电极62的上端与J_3.1(2)的J₃端相连，短电极61的上端与R₃和J_3.1(2)的J₂端相接，R₃与R₄和C₂的公共连接点D同时还与信号放大电路5中T₃的基极相连；信号放大电路5中T2的发射极与R₁的连接点B同时还与功率放大电路4中T₁的基极相接。

现将图2中继电器J的动作过程作如下说明。当水面低于长电极62和63底端位置时(即缺水时)，D点没有信号输入，T₃及T₂截止，B点呈高电位，电流从电源正端经R₁使T₁饱和导通，继电器J吸合，J_3.1及J_6.4闭合。J_3.1闭合后，当两根长电极62和63同时触水时，电路不致动作。J_6.4向外输出220V交流电压，水泵运转向水池或水塔内注水。由于R₂的设置，C点为运行电源电压(12V)，B点为1.4V左右，T₂可靠截止。外界的干扰及T₃的穿透电流对T₂起不了作用(交流干扰被C₂滤掉)。当水面上升接触到短电极61一瞬间，如果输入信号不能使T₂的分流作用将T₁退回到放大区(水垢较厚而使总输入电阻在200KΩ以上)，继电器J无反应，还正常吸合，水位再上升。如果T₂的分流能使T₁刚刚退出饱和区，继电器J的电流就会有所减小，直流电源电压因内阻的作用就会有所升高，这个升高值反馈到D点，就会引起T₂的分流作用增加，如此反复，就巧妙地利用电源内阻产生一个强烈的正反馈，最后输入电流将增加20％，B点电压由退出饱和区的瞬间值可再下降20％(0.3V左右)，T₁可靠截止，从而使继电器J在一瞬间迅速释放，J_6.4断开，水泵停止，J_3.2接通，两根长电极62和63保持继电器J的释放状态。如果电极上因长期使用结有水垢及污垢，它的动作只是水位要高一点、水与短电极61的接触面大一点才起作用，而决不会出现现有产品那样的继电器似合非合(或似断非断)的现象。如果用户发现控制液位增高，只要清洁一下电极就行了。

注满了水的水池或水塔因用户用水而使得液位降低后，当电极棒结垢不多时，当然是两根长电极62和63中任意一根脱离液体，继电器J才能得电吸合。当水垢严重时，水位降到一定位置，两根长电极62和63在水中还有一定的长度，电极62与63之间通过的电流不足以使T₁截止时，T₁进入微导通状态，电源电压就会有所降低，这个降低的电压反馈到D点，正反馈将使T₁迅速导通，完成吸合动作(电源对T₁的负反馈比对T₃的正反馈比值小得多)。此时J_3.2断开，D点电位降至0V，T₃完全无输入，继电器J保持得电吸合状态，J_6.4吸合，水泵运行注水。

当T1导通(水泵运行)时，A点电位为1.4V，电流从正电源经R₅、DL流到A点，绿色发光管DL亮，DH由于两端电压很小而不能导通。当T₁截止(水泵停止)时，A点电位为15V，电流从A点经DH、R₆流到电源负极，红色发光管DH亮，DL因两端等电位而截止。

继电器J可采用JQX-12继电器，触点电流10A。电极61、62及63采用金属导体材料，如不锈钢丝或镍铬丝等，装固电极丝的壳体可采用ABS塑料模压而成，精致美观，耐酸耐碱耐腐蚀，抗老化，机械强度大，安装既方便又适应性广。

参见图3，该实施例与图2的区别，仅仅在于对信号放大电路5有所改动，即信号放大电路5由三极管T₂与T₃及电阻R₁、R₂、R₇组成，三极管T₂由图2的PNP型改成NPN型，三极管T₂与T₃之间的连接关系，由图2中T₂的基极与T₃的集电极相连，改成T₂的基极与T₃的发射极相连，同时T₂与T₁的连接，也由图2的T₂的发射极与T₁基极相连，改成T₂的集电极与T₁的基极相连，并且电路中还新增加了一个连接在T₃的发射极与直流电源负端之间的电阻R₇。

本实用新型具有如下优特点：①可靠性好，灵敏度高，耗电节省。这主要是因为新增加了具有倒相作用的信号放大电路，不但灵敏度增加β倍(假设晶体管的β值一致)，而且做到了在水池缺水时继电器J吸合，而水满时继电器J释放，因而达到了耗电省，元器件温升低，寿命延长，减少故障，外壳也不必开窗散热，能有效地保持本实用新型内部清洁。更为重要的是，通过电源内阻产生的电源电压变化的正反馈在放大电路中起着主导作用，使得继电器J的吸合和释放都十分干脆利落，再加上图2中C₃对触点的灭弧作用，从而克服了现有技术存在的继电器触点似断非断或似合非合而使产品故障率高的致命弱点，大大提高了电路工作的可靠性。此外，指示电路由现有技术的变压器次级直接供电方式改为由直流电源供电，并且还结合利用图2中A点电压的变化，经发光二极管DL、DH指示电路工作情况，耗电极微。②成本较低，体积小。因为电路放大倍数高，所以能采用较大功率的继电器，而不必要在交流输出回路中加设另一个继电器将触点放大就可直接外接水泵或交流接触器等负载，因而使得产品成本降低，体积也随之减小。③放大电路对直流电源无稳压要求(稳压反而不好，无法实现正反馈)，所以电源部分结构相对简单，C₁容量也无需很大，只要在T₁导通时保持12V左右，截止时达到15V就行。④电极可形成定型产品，用户可自行安装。安装时可用木条及L型铁板装于水池边，也可打三个孔装于有盖的水池或水箱顶部。它还设有防雨帽，可露天安装，清理电极方便。⑤外部接线简单。本实用新型的电路装于一盒体内，内设交流输入、交流输出和电极接线端子。只要稍有用电常识的人，依照控制盒盖上贴的接线图就可自行接线。

Claims

1、一种泵用电接触式水位自动控制器，其电路包括直流电源(2)、指示电路(3)、设有继电器J的功率放大电路(4)，其特征在于，还具有交流输入与交流输出电路(1)、信号放大电路(5)、设有取样短电极(61)和两根等长的取样长电极(62)与(63)的信号取样电路(6)，其中交流输入与交流输出电路(1)具有交流电源输入端(12)与(11)，以及具有由功率放大电路(4)中继电器J的触点控制的交流电源输出端(13)与(11)，交流输入与交流输出电路(1)的交流低压输出端与直流电源(2)的交流电压输入端相接，直流电源(2)的直流电压输出端分别与指示电路(3)、功率放大电路(4)、信号放大电路(5)和信号取样电路(6)的电源端相连以提供直流工作电源，信号取样电路(6)的输出端与信号放大电路(5)的输入端相接以提供水位取样信号，信号放大电路(5)的输出端与功率放大电路(4)的输入端相接以提供放大了的水位取样信号，功率放大电路(4)中继电器J通过其触点控制交流输入与交流输出电路(1)中交流电源输出端(13)与(11)之间的接通或断开，功率放大电路(4)的输出端与指示电路(3)的控制端相接以提供控制信号。

2、如权利要求1所述的泵用电接触式水位自动控制器，其特征在于，交流输入与交流输出电路(1)由变压器B、电容C₃、继电器J的触点J_6.4(5)连接组成；直流电源(2)由整流桥ZD、保险管RD及电容C₁连接组成；指示电路(3)由绿色发光二极管DL、红色发光二极管DH及电阻R₅与R₆连接组成；功率放大电路(4)由三极管T₁、二极管D₁与D₂及继电器J的线包连接组成；信号放大电路(5)由三极管T₂与T₃及电阻R₁与R₂连接组成；信号取样电路(6)由电阻R₃与R₄、电容C₂、继电器J的触点J_3.1(2)、取样短电极(61)及两根等长的取样长电极(62)与(63)连接组成。