CN2515661Y - 液电隔离式液位自动、手动监控并报警器 - Google Patents

Abstract

一种液电隔离式液位自动、手动监控并报警器,属电子产品领域。产品有液位传感器和控制电路两部分。液位传感器分主体液体液位触发管(1)和防波罩(2)。触发管(1)的主要组成是触发簧片(7)的中心与传动杆(8)连接,传动杆(8)的另一端与浮子(9)的正中处连接;工作原理是浮力对浮子(9)的作用通过传动杆(8)传给触发簧片(7),使(7)与电极a和b,c和d接触或非接触实现电路的通与断。通过这种触发管将液体液位的信息传给控制电路从而实现液位自动,手动控制并报警的功能。

Description

液电隔离式液位自动、手动监控并报警器

本实用新型属电子产品领域，它可对各种液体的液位进行自动、手动监控并报警。它所使用的液体液位传感器为液电分离式。

目前市场上还没有较好的液体液位控制并报警器产品。就是一些资料书上所介绍的有关这方面的产品其电路粗糙，根本难以实施。这次所申请的产品与上次申请的产品《液体液位自动、手动控制并报警器》(专利号98249696.6)属姊妹篇。它们之间的液体液位传感和控制电路可以相互代换，并且各有特点。

此实用新型的目的就是对液体液位进行自动、手动控制并报警断电。

此实用新型的技术方案是这样的：

产品结构           液体液位传感  液体液位传感由主体液电隔离式液体液位触发管(1)和防波罩(2)两大部分组成。而主体液电隔离式液体液位触发管(1)的组成又是这样的：两个电极接出端(4)安装在空心长方体(3)上面的反面两端；两个电极接出端(5)安装在空心长方体(3)底面的正面两端。四个电极分别有a、b、c、d四根导线引出。在长方体(3)底面的正中处有空心园柱体(6)的上端与之相接，空心圆柱体(6)的下端为伞形。在空心长方体(3)的里面还安装有能上下活动的触发簧片(7)。触发簧片(7)的正中处用传动杆(8)与浮子(9)的正中处连接。传动杆(8)通过圆柱体(6)的内心，而且它们之间是没有磨擦的。浮子(9)为一长方体。防波罩(2)为一空心长方体，在其顶部有一较小的进出气孔(12)；在其底部有二个较大的进出液孔(10)；在其上面的正中处有一与圆柱体(6)相当直径的安装孔(11)。液电隔离式液位触发管(1)与防波罩(2)就是在此处相接。触发管(1)的底面紧贴防波罩(2)的上面。圆柱体(6)与浮子(9)都在防波罩(2)的里面。产品中(4)、(5)、(7)的制造材料为导体，其它部分为非导体。

控制电路：正向偏置电压可由微调电阻(R₁)调节的正向偏置电路连接上限液位传感器E、下限液位传感器F各自的a端。上限液位传感器E的b端连接上限液位触发信号放大并液满显示电路。在上限液位触发信号放大电路中触发信号放大三极管(BG₁)的基极上连有基极限流电阻(R₄)；集电极上连有液满显示发光二极管(VD₁)，使IC₂6脚高于电源三分之二电压产生电阻(R₇)，然后接电源正极；发射极连接低于电源三分之二电压产生电阻(R₁₅)、(R₁₆)后与集成块IC₂的6脚相连。在集成块IC₂的6脚上还连接有手动停止上液电路。手动停止上液电路中的AN₁为常开按钮开关，(R₁₂)为使IC₂6脚高于电源三分之二电压产生电阻。下限液位传感器F的b端一路连接下限液位触发信号放大电路；一路连接液位到达下限处还无液进报警断电控制信号输出电路。在下限液位触发信号放大电路中，三极管(BG₂)的基极连接有基极限流电阻(R₅)，集电极上连接使IC₂2脚高于电源三分之一电压产生电阻(R₁₀)、(R₁₁)及延时电容(C₁)；发射极上串联手动上液常闭按钮开关AN₂后连接低于电源三分之一电压产生电阻(R₁₃)(R₁₄)后再与集成块(IC₂)的2脚相连。在液位到达下限处还无液进报警断电控制信号输出电路中三极管(BG₃)的基极接有基极限流电阻(R₆)；集电极上接有光报警发光二极管(VD₂)，电阻(R₉)为(VD₂)的限流电阻，断电控制信号输出接点A，限流电阻(R₈)，(R₈)接电源正极，三极管(BG₃)的发射极接地。

在集成块(IC₂)中，其4脚、8脚连接电源正极，1脚接地，5脚接电容(C₂)后连地，输出端3脚连接驱动放大控制电路。在驱动放大控制电路中三极管(BG₄)的基极接有基极限流电阻(R₁₇)；集电极接有工作状态显示发光二极管(VD₃)，集电极限流微调电阻(R₁₈)，然后接入电源；发射极连接双向可控硅(VS)的控制极。双向可控硅上串联有电磁阀或电动机等。电磁阀或电动机等接入220V交流电。

整个产品的电源由集成块(IC₁)、电容(C₃)、二极管(VD₅～VD₈)、变压器T、单刀开关K组成。电阻(R₁₉)、发光二极管(VD₄)为电源显示。

工作原理

液位传感        液体通过防波罩(2)的两进出液孔(10)进入或者流出防波罩(2)内。然后液体的浮力作用或者失去作用于浮子。当按a、b两电极时，如得到浮力，浮力通过浮子(9)及传动杆(8)作用于触发簧片(7)，使(7)向上运动，触发簧片(7)与两电极(4)接触，使a、b两极电阻为0成为通路。如失去浮力，触发簧片(7)在浮子(9)及自身重力作用下向下运动，触发簧片(7)不与两电极(4)接触，使a、b两极电阻为无穷大成为开路。当接c、d两电极时，如得到浮力，浮力通过浮子(9)及传动杆(8)作用于触发簧片(7)，使(7)向上运动，触发簧片(7)不与两电极(5)接触，使c、d两极电阻为无穷大成为开路。如失去浮力，触发簧片(7)在浮子(9)及自身重力作用下向下运动，触发簧片(7)与两电极(5)接触，使c、d两极电阻为0成为通路。如需浮力使其成为通路，重力使其成为开路，则选择a、b两电极相接，反之选择c、d两电极相接。

由于长方体(3)及圆柱体(6)的这种特殊结构，在气压作用下液体是不能进入空心长方体(3)内部的，因而四个电极及触发簧片(7)都是在没有液体的区域工作，不会产生电流直接通过液体导电的情况，液体和电流也是隔开着的。圆柱体(6)下端的伞形结构可防止气体热澎胀带来的影响，防波罩为防止液体的波动可能影响电路正常工作而设计。

控制电路：自动功能，接通电源，容器无液或液体用完，上限处及下限处的液电隔离式液体液位触发管E、F没浮力为开路。上限处的触发信号放大电路中的三极管(BG₁)得不到由正向偏置电路产生的正向偏置电压而截止。由电阻(R₇)产生的高于电源三分之二的电压不能加在集成块IC₂的6脚，集成块IC₂的6脚为电阻(R₁₅)、(R₁₆)产生的低于电源三分之二的电压。下限处的触发信号放大电路中的三极管(BG₂)得不到正向偏置电压而截止。由电阻(R₁₀)、(R₁₁)产生的高于电源三分之一的电压不能加在集成块(IC₂)的2脚，集成块IC₂的2脚为电阻(R₁₃)(R₁₄)产生的低于电源三分之一的电压。下限液位报警断电控制电路中的三极管(BG₃)因得不到正向偏置电压而报警并由A点输出断电控制信号。由于此时集成块IC₂的6脚为低于电源三分之二的电压，2脚为低于电源三分之一的电压，工作在双稳态多谐振荡器模式上的IC₂的输出端3脚为高电平。驱动放大电路中的三极管(BG₄)得到基极电流饱和导通，VD₃发光作出正在工作显示。双向可控硅(VS)控制极得电导通，串联在双向可控硅上的电磁阀或电动机得电工作，液体向液灌注入。

随着液体的注入，液灌里的液体渐渐增多。下限处的液位传感器F得到浮力由开路变为通路(上限处E依然为开路)。下限处的触发信号放大电路中的三级管(BG₂)得到正向偏置电压由截止变为饱和，由电阻(R₁₀)、(R₁₁)产生的高于电源三分之一的电压加在集成块IC₂的2脚，使IC₂的2脚电压由低于电源的三分之一变为高于电源三分之一。但IC₂的6脚依然为低于电源三分之二的电压。由于IC₂内部的自锁功能，IC₂的输出端3脚依然U为高电平，电路将继续保持进液工作状态。这时的下限液位报警断电电路中由于三极管(BG₃)有了基极电流而饱和，故报警电路停止报警，A点停止断电控制信号输出。

随着液体的不断注入，液灌里的液位到达上限处，上限处的液位传感器E得到浮力由开路变为通路(下限处F为通路)。上限处的触发信号放大电路中的三极管(BG₁)得到正向偏置电压由截止变为饱和，VD₁发光作出液满显示。由电阻(R₇)产生的高于电源三分之二的电压加在集成块IC₂的6脚，使IC₂6脚的电压由原来的低于电源电压的三分之二变为高于电源电压的三分之二。此时集成块IC₂的2脚电压高电源电压的三分之一，6脚电压高于电源电压的三分之二，工作在双稳态多谐振荡器模式上的集成块IC₂内部电路翻转，输出端3脚由高电平变为低电平，驱动放大电路中的三极管(BG₄)失去基极电流由饱和变为截止。VD₃由亮变暗发出停止工作显示，VS控制极失电变为截止，电磁阀或电动机失电关闭。液罐停止上液。

当液罐里的液位由于各种原因下降一些后，上限处的液位传感器E由于失去浮力由通路变为开路。上限处的触发信号放大电路中的三极管(BG₁)失去正向偏置电压由饱和变为截止，VD₁由亮变暗，由电阻(R₇)产生的高于电源三分之二的电压不能加在集成块IC₂的6脚，集成块IC₂的6脚由高于电源三分之二电压转变为低于电源三分之二电压，6脚电压变低后由于集成块IC₂内的自锁功能，输出端3脚电平依然不变为低电平，驱动放大电路还是停止供液。当液罐里的液位继续下降，一直下降到下限时，下限处的液位传感器F失去浮力由通路变开路，这样电路与开始的情况相同。届时，电路将不断重复以上工作过程。

在电路中还加设了电解电容C₁。其目的就是让电路在停电后再来电的开始时电路总保持一段时间的进液工作状态，液满后自停。其原理就是：当液位传感器F为开路时，电路自然为进液工作状态，无需电容C₁的作用。当液位传感器F为通路时，因电容C₁两端的电压由开始来电时为低电位而后逐渐变为高电位，这时由C₁两端电压的变化使集成块IC₂的2脚在开始来电时总是为低于三分之一电源电压，而后随着电容C₁两端电压的升高变为高于电源三分之一电压。只要液位传感器E为开路即液位没满(液满此功能无效)，由于IC₂2脚电压的这种变化，使得集成块IC₂的输出端3脚变为高电位。这样电路在停电后再来电时就保持一段时间的进液工作状态，直至液满为止。如不停电此功能也无效。

手动功能  AN₁、AN₂为手动功能控制开关。当电路在停止状态时，只要按动AN₂就相当于给IC₂的2脚加了一个低于1/3E电压后闭合，这样就使电路转入进液工作状态。液满电路自停。液满时按进液按钮AN₂无效，电路将继续保持停止工作状态。当电路在工作状态时，只要按动AN₁就相当于给IC₂的6脚加了一个高于2/3E电压后断开。这样就使电路停止工作，液完后自动上液。液完时按停止按钮AN₁无效，电路继续保持进液状态。手动功能不影响报警电路的工作。

自动功能可单独工作，手动功能可单独工作，自动功能与手动功能可配合工作，自动功能与手动功能不必开关转换。

本实用新型电路简单，结构合理，成本低廉，适应多种负载的控制。因本产品使用的是本液体液位传感器，使产品工作可靠，为实现液体液位控制并报警的最好途径。略作变化还能作排液装置。此产品的出现解决了以前所不能实现的液体液位控制并报警的问题。只要是需要对液体液位进行监控并报警的地方都能应用，尤其适用于饮水机。

图1中A为带防波罩的液电隔离式液体液位触发管即液电隔离式液体液位传感器实物图；B为A剖面图；C为连接a、b两电极时的电路图；D为连接c、d两电极时的电路图。H为图A中液电隔离式液体液位触发管部分；G为图A中防波罩部分；N为图A中液电隔离式液体液位触发管部分分解图。

图2为液电隔离式液位自动、手动监控并报警器电路图。

下面结合附图描述本实用新型的实施例：    参见附图1

带防波罩的液电隔离式液体液位触发管可根据实际情况和美观制作，与其它物体的固定处也是根据需要设计，以下只给出典型值。

空心长方体(3)的长为2cm，宽0.5cm，高为0.8cm。在不影响触发的条件下，里面的空间可尽量小一点，主要是防止气体受热澎胀。圆柱体(6)总长为0.7cm，其中伞形长度为0.2cm，其直径在与传动杆(8)不产生摩擦力的前提下设计得细一些为好。伞形也是在可能的情况下设计得小一些为好。触发簧片(7)的长为1.6cm，宽为0.3cm。传动杆(8)的长度为1.5cm，在硬度达到的情况下细一些为好。浮子(9)的长为1cm，宽为0.3cm，高为0.4cm，如选择比重小于液体的材料制作则为实心，如选择比重大于液体的材料制作则要为空心，里面充满气体。防波罩(2)的长为2cm，宽为0.5cm，高为2.5cm。进出液孔(10)的直径为0.4cm，也可设计为其它形状或者干脆将防波罩的底面敞开一部分。安装孔(11)的直径根据圆柱体(6)的粗细而定，进出气孔(12)的直径为0.2cm。

参见附图2

电路中各元件的参数为：

正向偏置产生电路，R₁为250Ω微调电阻，R₂为200Ω，R₃为50Ω。设置正向偏置的原因就是根据液体的导电性选择合适的传感电压。第一防止电压大后在油类液体中易产生火花；第二防止电压大后触发管直接通过液体传电影响电路正常工作。因本产品使用的是液电隔离式液体液位触发管，其传感电压可作适当调高。

液体液位传感：E为上限处连接a、b两电极的液电隔离式液体液位触发管；F为下限处连接a、b两电极的液电隔离式液体液位触发管。

上限触发信号放大电路：BG₁为3DG6；VD₁为黄色；R₄为0.01Ω，R₇为1KΩ。

下限触发信号放大电路：BG₂为3DG6；R₅为0.01Ω；R₁₀为10KΩ；R₁₁为50KΩ；C₁为470UF电解电容。VD₉为绿色作有液显示。

液位到下限处还无液进报警断电控制信号输出电路：BG₃为3DG6；VD₂为红色；R₆为0.01Ω；R₈为200Ω；R₉为0.1Ω；+处接电源正极，A为断电控制信号输出接点。

手动功能电路：R₁₂为1KΩ；AN₁为常开按钮开关；AN₂为常闭按钮开关。在实际应用中AN₁、AN₂可要其一也可都要。

集在块IC₂及其外围元件中：IC₂为NE555，其工作在双稳态多谐振荡器模式；R₁₃为50KΩ；R₁₄10KΩ；R₁₅为50KΩ；R₁₆为50KΩ；C₂为0.01u无极性电容。

驱动放大电路：BG₄为9013；R₁₇为10KΩ；R₁₈为250Ω微调电阻；根据VS控制极所需电流大小用R₁₈进行调节。

工作显示，VD₃为绿色。

控制电路：VS根据电磁阀或者电动机等的功率选择。J、M为电磁阀、电动机等，如用中间继电器或交流接触器可控制更大功率的电动机。

电源及电源显示电路：IC₁为7806；C₃为470uF；VD₅-VD₈为2cp21×4；T次级电压为9V，功率3W；K为单刀单掷开关；R₁₉为200Ω；VD₄为红色。

Claims (1)

1、一种液电隔离式液位自动、手动监控并报警器，其特征在于：

液体液位传感  液体液位传感由主体液电隔离式液体液位触发管(1)和防波罩(2)两大部分组成；而主体液电隔离式液体液位触发管(1)的组成又是这样的：两个电极接出端(4)安装在空心长方体(3)上面的反面两端；两个电极接出端(5)安装在空心长方体(3)底面的正面两端；四个电极分别有a、b、c、d四根导线引出；在长方体(3)底面的正中处有空心园柱体(6)的上端与之相接，空心圆柱体(6)的下端为伞形；在空心长方体(3)的里面还安装有能上下活动的触发簧片(7)；触发簧片(7)的正中处用传动杆(8)与浮子(9)的正中处连接；传动杆(8)通过圆柱体(6)的内心，而且它们之间是没有磨擦的；浮子(9)为一长方体；防波罩(2)为一空心长方体，在其顶部有一较小的进出气孔(12)；在其底部有二个较大的进出液孔(10)；在其上面的正中处有一与圆柱体(6)相当直径的安装孔(11)；液电隔离式液位触发管(1)与防波罩(2)就是在此处相接；触发管(1)的底面紧贴防波罩(2)的上面；圆柱体(6)与浮子(9)都在防波罩(2)的里面；产品中(4)、(5)、(7)的制造材料为导体，其它部分为非导体；

液位自动、手动监控并报警电路

正向偏置电路连接上限及下限液电隔离式液体液位触发管(E)、(F)各自的a端，上限触发管(E)的b端连接上限触发信号放大，液满显示，使IC₂6脚高于2/3E电压产生电路，并接手动停功能电路再连接低于2/3E电压产生电路后接入工作在双稳态多谐振荡器模式上的集成块(IC₂)的6脚；下限触发管(F)的b端一路连接下限触发信号放大，有液显示，使IC₂2脚高于1/3E电压产生电路；一路连接到下限处还无液进光报警，断电控制信号输出电路；下限触发信号放大，有液显示，使IC₂2脚高于1/3E电压产生电路串接手动起功能电路，再连接低于1/3E电压产生电路后接入工作在双稳态多谐振荡器模式上的集成块(IC₂)的2脚。集成快(IC₂)的8脚、4脚接电源正极，1脚接地，5脚接电容C₂后接地，3脚接驱动放大，工作显示、控制电路，控制电路中的电磁阀或电动机等接入220V交流电；

整个产品的电源由集成块(IC₁)，电容(C₃)，二极管(VD₅-VD₈)，变压器T、单刀开关K组成。电阻(R₁₉)，发光二极管(VD₄)为电源显示；

(1)正向偏置电路由R₁、R₂、R₃组成；

(2)上限及下限液位传感分别由接a、b两电极的液电隔离式液体液位触发管E、F组成；

(3)上限触发信号放大由R₄、BG₁组成；液满显示由VD₁组成；使IC₂6脚高于2/3E电压产生电路由R₇组成；下限触发信号放大由R₅、BG₂组成；有液显示由VD₉组成；使IC₂2脚高于1/3E电压产生电路由R₁₀、R₁₁、C₁组成。光报警，断电控制信号输出电路由R₆、BG₃、R₈、R₉、VD₂、A点组成；

(4)手动功能由R₁₂、AN₁、AN₂、组成；

(5)双稳态多谐振荡器及其外围元件IC₂、C₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆组成；

(6)驱动放大由R₁₇、BG₄、R₁₈组成；工作显示由VD₃组成；控制电路由VS，电磁阀或电动机等组成；

(7)电源及电源显示电路由IC₁、C₃、VD₅-VD₈、T、K、R₁₉、VD₄组成。

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