WO2011150773A1

WO2011150773A1 - 配置双液位传感器的水泵

Info

Publication number: WO2011150773A1
Application number: PCT/CN2011/074788
Authority: WO
Inventors: 邓培星
Original assignee: 深圳市兴日生实业有限公司
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-12-08
Also published as: CN201714645U

Description

配置双液位传感器的水泵

技术领域

本发明涉及用于从深处提升流体的泵，特别是涉及通过液位传感器实现自动控制的水泵。背景技术

为了达到使水泵根据液位变化自动启动或者关闭的技术效果，现有技术水泵大都通过安装液位传感器检测液位，并将检测到的液位直接反馈给水泵以实现开启或者关闭水泵，或者反馈给水泵的控制模块，借助所述控制模块实现开启或者关闭水泵。现有技术液位传感器包括浮球式液位开关、电极式液位开关和电子式液位开关。上述配置液位传感器的水泵还存在以下的缺陷和不足之处：

1. 现有技术配置浮球式液位开关的水泵受结构限制，浮球很容易被液体内杂质卡住而不能随着液位变化正常起伏，导致所述水泵不能按预想方式正常工作；

2. 现有技术配置电极式液位开关或者电子式液位开关的水泵，通常在水泵进水口附近安装一个所述液位开关，上述两种液位开关都具有灵敏度高的特点，能够及时开启或者关闭所述水泵；但是，需要控制液位的液体容置空间内的液位的微小变化都会导致水泵频繁地启动或者关闭，例如，当液位低于所述液位开关时，所述水泵立刻关闭，那么，在所述水泵内还留存有一部分没有被及时排出的液体，这部分液体在水泵关闭后将会回流到液体容置空间中造成液位又升高，从而令所述水泵再次启动，导致所述水泵无谓消耗电能；

3. 所述电极式液位开关是以液体为导电介质，那么该电极式液位开关的导电性，即灵敏度受液体体质影响很大；同时，所述电极式液位开关经常浸泡在液体内，并且用金属材料制成，很容易在长期使用过程中被锈蚀，从而更进一步影响电极式液位开关的灵敏度；因此，所述电极式液位开关很容易导致配置该液位开关的水泵误动作；

4. 现有技术大都将液位传感器安装在水泵本体上，受此结构限制，所述配置液位传感器的水泵只能根据水泵本体所在区域的液体容置空间内的液位高度控制水泵本体启动或者关闭，而不能在结构较为复杂的液体容置空间内且需要控制液位的区域不在所述水泵设置位置的情况下完成自动泵水功能。发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种配置两个电容式液位传感器的水泵，以灵敏、可靠地实现水泵自动开启和自动关闭。

本发明解决所述技术问题可以通过釆用以下技术方案来实现：

设计、制造一种配置双水位传感器的水泵，包括水泵本体，还包括控制模块，以及与该控制模块电连接的第一电容式液位传感器和第二电容式液位传感器；所述两液位传感器都设置于需要控制液位的液体容置空间内。以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器与该基准面的距离小于第二电容式传感器与该基准面的距离。所述控制模块检测所述两电容式液位传感器的状态并对所述水泵本体实施抽水控制，当该两电容式液位传感器都接触到液面时，启动所述水泵本体，当该两电容式液位传感器都没有接触到液面时，关闭所述水泵本体。所述两电容式液位传感器之间距离差可以是一确定值，但为了适应不同环境的泵水要求，以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述两电容式液位传感器各自与该基准面的距离分别可以单独调整。具体地，在所述需要控制液位的液体容置空间内或者在水泵本体表面，设置竖直方向的滑槽。该滑槽内设置有两滑块，并且所述两滑块各自可以固定于所述滑槽的滑道上的任一位置。所述两电容式液位传感器分别安装于所述两滑块上。

为了实现控制模块的功能，具体地，所述控制模块包括分别对应电连接所述第一、第二电容式液位传感器的第一液位检测模块和第二液位检测模块，以及受控开关模块。所述第一液位检测模块检测第一电容式液位传感器是否接触液面并将反映第一电容式液位传感器的状态信号输出至所述受控开关模块；同样，所述第二液位检测模块检测第一电容式液位传感器是否接触液面并将反映第二电容式液位传感器的状态信号输出至所述受控开关模块。所述受控开关模块根据所述来自两液位检测模块的状态信号向水泵本体的驱动电机输出开启驱动电机的控制信号或者关闭驱动电机的控制信号。进一步地,所述受控开关模块包括全控型双向晶闸管、光电耦合器、第一三极管、第二三极管和第三三极管。所述来自第一液位检测开关的状态信号通过第三电阻输入第三三极管的基极，该第三三极管的集电极通过第五电阻和第六电阻电连接所述光电耦合器的输入端；所述来自第二液位检测开关的状态信号通过第一电阻输入第一三极管的基极，并通过第一电阻和第四电阻输入第二三极管的集电极；所述第一三极管的集电极通过第六电阻电连接所述光电耦合器的输入端；所述第二三极管的基极通过第二电阻、第五电阻和第六电阻电连接所述光电耦合器的输入端；所述第一三极管的发射极电连接电源；所述所述第二三极管和所述第三三极管的发射极都接地。所述光电耦合器的输出端电连接所述全控型双向晶闸管的门极。所述全控型双向晶闸管串联在所述水泵本体的驱动电机的供电回路中。

作为一种具体应用，所述水泵本体是立式潜水泵，放置在所述需要控制液位的液体容置空间的底部，包括进水口；该进水口设置在所述立式潜水泵底面。以所述需要控制液位的液体容置空间的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器至该基准面的距离略大于所述立式潜水泵的最低泵水水位，即只有出现所述液体容置空间内的液位达到所述立式潜水泵的最低泵水水位的情况时，所述第一电容式液位传感器刚好脱离所述液体容置空间内的液面。具体地，所述两电容式液位传感器都安装在立式潜水泵的侧壁上。同现有技术相比较，本发明 "配置双液位传感器的水泵" 的技术效果在于：

1. 所述电容式液位传感器灵敏度高，且抗干扰能力强；釆用两个有高度差的电容式液位传感器，在液位低于所述较低的电容式液位传感器时，所述水泵泵体及时关闭，该水泵本体内没有被泵出的液体回流不至于造成液位高于所述较高的电容式液位传感器，从而解决了水泵本体关闭，因液体回流造成水泵频繁开关机的问题；

2. 所述两电容式液位传感器之间的高度差可调，令所述水泵可以适应不同的泵水需求，增加了水泵自动开闭功能应用的灵活性；

3. 所述两电容式液体传感器可以脱离水泵本体安装在需要控制液位的液体容置空间内，对于水泵泵体不能设置在所述需要控制液位的液体容置空间附近的情况，仍然可以实现根据液位自动开启和自动关闭水泵本体，增强了所述水泵对不同工况的适应性；

4. 当所述水泵本体是立式潜水泵时，所述立式潜水泵可以令液体容置空间内的液体基本全部被泵出，本发明可以令立式潜水泵及时关闭，而不至于出现液体容置空间内液体已经被泵出，所述立式潜水泵还在空载状态下工作的情况，节省电能，增强了立式潜水泵的使用寿命。附图说明

图 1是本发明 "配置双液位传感器的水泵" 第一实施例工作原理示意图；

图 2是本发明第二实施例安装有两电容式液位传感器 11、 12的滑槽 50的正投影主视示意图；

图 3是本发明第三实施例电原理示意框图；

图 4是本发明第四实施例电原理示意图；图 5是本发明第五实施例的正投影主视示意图;

图 6是所述第五实施例的正投影左视示意图。具体实施方式

以下结合附图所示实施例作进一步详述。

本发明提出一种配置双液位传感器的水泵，如图 1所示，包括水泵本体 30, 还包括控制模块 20, 以及与该控制模块 20电连接的第一电容式液位传感器 11和第二电容式液位传感器 12。所述两液位传感器 11、 12都设置于需要控制液位的液体容置空间 90内。所述液体容置空间 90指任何能够蓄积液体的空间，包括各种常用盛放液体器皿，例如缸、盆等，还包括常见蓄水设施，例如泳池、浇灌蓄水池等，还可以是能够积水的房间、建筑、巷道等。所述液体容置空间 90可以是简单的立方体或者柱体状，还可以是复杂的水道状或者多层次、曲折的积水空间。以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器 11与该基准面的距离小于第二电容式传感器 12与该基准面的距离。以本发明第一实施例为例，如图 1所示，以所述液体容置空间 90的底面为基准面0^, 那么，所述第一电容式液位传感器 11与基准面 G_ref的距离就是 , 所述第二电容式液位传感器 12与基准面 G_ref的距离就是 H₂, 所述第一电容式液位传感器 11位于第二电容式液位传感器 12的下方，即 < H₂。所述控制模块 20检测所述两电容式液位传感器 11、 12的状态并对所述水泵本体 30实施抽水控制，如图 1所示，所述第一实施例的水泵本体 30沿箭头指示方向从液体容置空间 90中泵水，当该两电容式液位传感器 11、 12都接触到液面时，启动所述水泵本体 30, 当该两电容式液位传感器 11、 12都没有接触到液面时，关闭所述水泵本体 30。本发明所述水泵能够在无人值守状态下根据液位情况自动工作。本发明两电容式液位传感器 11、 12不一定安装在水泵泵体 30上，因此，不仅适用于在液体中工作的潜水泵，还适用于普通水泵。现有技术大都将液位开关安装在水泵本体上，一者受水泵自身高度限制，其液位控制范围小，只能在最大液位差不超过水泵本体的环境中使用，二者，受泵水环境限制，根本不能使用潜水泵泵水，限制了配置液位传感器水泵的适用范围，例如，需要控制水位的区域位置深远，无法将水泵带入或者在需要控制水位的区域无法为水泵供电。而本发明水泵可以仅在需要控制水位的区域安装所述电容式液位传感器 11、 12, 而水泵本体 30设置在远离需要控制水位的区域，而且水泵本体可以适用任何类型的水泵，增加了本发明水泵的适用范围。另外，设置两个有高度差的电容式液位传感器 11、 12,只有两个液位传感器都接触液体才会开启水泵，当液体容置空间内液位低于第一电容式液位传感器 11而令水泵本体 30关闭时，虽然没有被水泵本体 30泵出的液体回流至液体容置空间内，但并不足以使液体容置空间的液位升高达到第二电容式液位传感器 12的高度，从而本发明防止了这种微小水位变化导致水泵频繁启动的问题，解决了现有技术水泵无谓消耗的问题。

为了适应不同环境的泵水要求，所述两电容式液位传感器之间的高度差是可调的，即以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述两电容式液位传感器 11、 12各自与该基准面的距离分别可以单独调整。这使本发明水泵适用于无人值守的蓄水设施，以使蓄水设施的液位控制在需求范围内。本发明第二实施例，如图 2所示，提出一种两电容式液位传感器之间的高度差可调的具体技术方案，在所述需要控制液位的液体容置空间内，设置竖直方向的滑槽 50。该滑槽 50 内设置有两滑块，并且所述两滑块各自可以固定于所述滑槽 50的滑道上的任一位置。所述两电容式液位传感器 11、 12分别安装于所述两滑块上。容易想到，这种滑槽 50还可以安装在水泵本体 30表面。

本发明第三实施例，如图 3所示，提出一种控制模块 20的实现方案，所述控制模块 20 包括分别对应电连接所述第一、第二电容式液位传感器 11、 12的第一液位检测模块 21和第二液位检测模块 22, 以及受控开关模块 40。所述第一液位检测模块 21检测第一电容式液位传感器 11是否接触液面并将反映第一电容式液位传感器 11的状态信号输出至所述受控开关模块 40；同样，所述第二液位检测模块 22检测第一电容式液位传感器 12是否接触液面并将反映第二电容式液位传感器 12的状态信号输出至所述受控开关模块 40。所述受控开关模块 40根据所述来自两液位检测模块 21、 22的状态信号向水泵本体 30的驱动电机 M输出开启驱动电机 M 的控制信号或者关闭驱动电机 M的控制信号。

本发明第四实施例，如图 4所示，在所述第三实施例基础上提出进一步具体的实施方案。所述受控开关模块 40包括全控型双向晶闸管（2、光电耦合器 U、第一三极管 T 第二三极管 T₂和第三三极管 Τ₃。所述来自第一液位检测开关 21的状态信号通过第三电阻 R₃输入第三三极管 T₃的基极 b,该第三三极管 T₃的集电极 c通过第五电阻 R₅和第六电阻 R₆电连接所述光电耦合器 U的输入端；所述来自第二液位检测开关 22的状态信号通过第一电阻输入第一三极管 1 的基极 b, 并通过第一电阻^和第四电阻 R4输入第二三极管 T₂的集电极 c; 所述第一三极管 1 的集电极 c通过第六电阻 R₆电连接所述光电耦合器 U的输入端；所述第二三极管 T₂的基极 b通过第二电阻 R₂、第五电阻 R₅和第六电阻 R₆电连接所述光电耦合器 U的输入端；所述第一三极管 ^的发射极 e电连接电源 V_cc。所述所述第二三极管 T₂和所述第三三极管 Τ₃的发射极 e都接地。所述光电耦合器 U的输出端电连接所述全控型双向晶闸管 Q的门极 g。所述全控型双向晶闸管 Q串联在所述水泵本体 30的驱动电机 M的供电回路中。本发明第四实施例，巿电经过交直流转换模块输出供液位检测模块 21、 22和受控开关模块 40的直流工作电源 V_cc。其中模块^是直流稳压模块。在所述第四实施例中，所述两液位检测模块 21、 22都使用苏州联芯科微电子有限公司的 HL2205超声雾化器专用芯片，该芯片具有液位检测功能。所述芯片包括八个引脚，引脚 1用于点连接检测电容，即电容式液位传感器；引脚 2用于输入积分抗干扰电容；引脚 3用于输出液位信号，即输出反映电容式液位传感器是否接触到液体的电平信号；引脚 4和引脚 6都是空引脚；引脚 5用于电连接电源负极；引脚 7用于电连接参考电容；引脚 8用于电连接电源正极。当液体容置空间内的液位升高达到第一电容式液位传感器 11时，所述第一液位检测模块 21输出高电平导通第三三极管 T₃, 进而令所述光电耦合器 U输出高电平，但由于与第二电容式液位传感器 12电连接的第二液位检测模块 22输出低电平，全控型双向晶闸管 Q的门极 g电流没有达到阈值，全控型双向晶闸管 Q保持关断。当液体容置空间内的液位升高达到第二电容式液位传感器 12时，所述第二液位检测模块 22输出高电平导通第二三极管 T₂, 令全控型双向晶闸管 Q的门极 g 得到大于阈值的电流，全控型双向晶闸管 Q导通，水泵本体 30的驱动电机 M启动。当液体容置空间内的液位降低并低于第二电容式液位传感器 12时，所述第二液位检测模块 22输出低电平关断第一三极管 , 但此时第三三极管 T₃仍然导通，全控型双向晶闸管 Q的门极 g 还有电流存在，全控型双向晶闸管 Q保持导通。当液体容置空间内的液位降低并低于第一电容式液位传感器 11时，所述第一液位检测模块 21输出低电平关断第三三极管 T₃, 所述光电耦合器 U输出低电平，全控型双向晶闸管 Q的门极 g失去电流，全控型双向晶闸管 Q保持被关断，水泵本体 30的驱动电机 M关闭。

本发明第五实施例，如图 5和图 6所示，所述水泵本体 30是立式潜水泵 31 , 放置在所述需要控制液位的液体容置空间的底部，包括进水口 311。该进水口 311设置在所述立式潜水泵 31底面。由于现有技术立式潜水泵可以令液体容置空间内的液体基本完全泵出，如果没有安装所述电容式液位传感器，此时，所述立式潜水泵仍然会继续工作，造成立式潜水泵空载运行。通过设置电容式液位传感器就可以完全解决上述问题，如图 5和图 6所示，也就是以所述需要控制液位的液体容置空间的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器 11 至该基准面 G_ref的距离略大于所述立式潜水泵 31的最低泵水水位 P_MIN。对于不同液体体质，以及不同电容式液位传感器的灵敏度，所述大于 1 ^的程度不能确定为一固定值，但是，设置第一电容式液位传感器 11至该基准面 G_ref的距离的应当达到如下技术效果：只有出现所述液体容置空间内的液位达到所述立式潜水泵 31的最低泵水水位 P_MIN的情况时，所述第一电容式液位传感器 11刚好脱离所述液体容置空间内的液面，而向控制模块 20输出反映该第一电容式液位传感器 11没有接触液面的信息。

对于所述第五实施例，本发明所述两电容式液位传感器 11、 I²既可以安装液体容置空间内，也可以都安装在立式潜水泵 31的侧壁上。

Claims

权利要求

1. 一种配置双液位传感器的水泵，包括水泵本体（30), 其特征在于：

还包括控制模块（20), 以及与该控制模块（20)电连接的第一电容式液位传感器（11) 和第二电容式液位传感器（12); 所述两液位传感器（11、 12)都设置于需要控制液位的液体容置空间内；以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器（11)与该基准面的距离小于第二电容式传感器（12)与该基准面的距离；

所述控制模块（20)检测所述两电容式液位传感器（11、 12) 的状态并对所述水泵本体（30)实施抽水控制，当该两电容式液位传感器（11、 12)都接触到液面时，启动所述水泵本体（30), 当该两电容式液位传感器（11、 12)都没有接触到液面时，关闭所述水泵本体（ 30 )。

2. 根据权利要求 1所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

以所述需要控制液位的液体容置空间内的最低水平面为基准面，所述两电容式液位传感器（11、 12)各自与该基准面的距离分别可以单独调整。

3. 根据权利要求 2所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

在所述需要控制液位的液体容置空间内或者在水泵本体（30)表面，设置竖直方向的滑槽（50); 该滑槽（50) 内设置有两滑块，并且所述两滑块各自可以固定于所述滑槽 (50)的滑道上的任一位置；所述两电容式液位传感器（11、 12)分别安装于所述两滑块上。

4. 根据权利要求 1所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

所述控制模块（20)包括分别对应电连接所述第一、第二电容式液位传感器（11、 12) 的第一液位检测模块（21)和第二液位检测模块（22), 以及受控开关模块（40); 所述第一液位检测模块（21)检测第一电容式液位传感器（11)是否接触液面并将反映第一电容式液位传感器（11) 的状态信号输出至所述受控开关模块（40); 同样，所述第二液位检测模块（22)检测第一电容式液位传感器（12)是否接触液面并将反映第二电容式液位传感器（12) 的状态信号输出至所述受控开关模块（40); 所述受控开关模块（40) 根据所述来自两液位检测模块（21、 22) 的状态信号向水泵本体（30) 的驱动电机（M) 输出开启驱动电机（M) 的控制信号或者关闭驱动电机（M) 的控制信号。

5. 根据权利要求 4所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

所述受控开关模块（40)包括全控型双向晶闸管（Q)、光电耦合器（U)、第一三极管（TJ、第二三极管（T₂)和第三三极管（T₃);

所述来自第一液位检测开关（21)的状态信号通过第三电阻（R₃)输入第三三极管（T₃) 的基极（b), 该第三三极管（T₃) 的集电极（c)通过第五电阻（R₅)和第六电阻（R₆) 电连接所述光电耦合器（U)的输入端；所述来自第二液位检测开关（22)的状态信号通过第一电阻（RJ输入第一三极管（TJ的基极（b), 并通过第一电阻（RJ和第四电阻（R4) 输入第二三极管（T₂) 的集电极（c); 所述第一三极管（TJ 的集电极（c) 通过第六电阻（R₆) 电连接所述光电耦合器（U) 的输入端；所述第二三极管（T₂) 的基极（b)通过第二电阻（R₂)、第五电阻（R₅)和第六电阻（R₆) 电连接所述光电耦合器（U) 的输入端；所述第一三极管（ )的发射极（e)电连接电源（V_cc); 所述所述第二三极管（T₂) 和所述第三三极管（Τ₃)的发射极（e)都接地；所述光电耦合器（U)的输出端电连接所述全控型双向晶闸管（Q) 的门极（g); 所述全控型双向晶闸管（Q) 串联在所述水泵本体（30) 的驱动电机（M) 的供电回路中。

6. 根据权利要求 1所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

所述水泵本体（30)是立式潜水泵（31), 放置在所述需要控制液位的液体容置空间的底部，包括进水口（311); 该进水口（311)设置在所述立式潜水泵（31) 底面；以所述需要控制液位的液体容置空间的最低水平面为基准面，所述第一电容式液位传感器（ 11 ) 至该基准面的距离略大于所述立式潜水泵（31)的最低泵水水位，即只有出现所述液体容置空间内的液位达到所述立式潜水泵（31)的最低泵水水位的情况时，所述第一电容式液位传感器（11) 刚好脱离所述液体容置空间内的液面。

7. 根据权利要求 6所述的配置双液位传感器的水泵，其特征在于：

所述两电容式液位传感器（11、 12)都安装在立式潜水泵（31) 的侧壁上。