專利名稱：泵用電接觸式水位自動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于給水池或給水塔的附屬水泵的自動控制裝置，進一步是指一種泵用電接觸式水位自動控制器。
現(xiàn)有泵用電接觸式水位自動控制器一般存在如下缺點和弊端①故障率高，靈敏度低，耗電量大。這是因為，其信號功率放大電路采用兩個三極管接成復合管，放大倍數(shù)在初裝時雖能符合要求，但使用期稍長后，電極上的水垢及污垢再加上銹蝕，將影響放大電路的放大倍數(shù)而使控制器不能工作；還有一個使它故障率高的致命弱點是，當水垢、污垢積累到一定程度時，在使用中當液體短路電極后，晶體管所產(chǎn)生的電流不足以使繼電器可靠地吸合，而是似合非合，此時電路電流增大，電源內(nèi)阻所產(chǎn)生的壓降反饋(負反饋)到復合管基極，更加延長了這個似合非合的過程，以致繼電器將產(chǎn)生長時間的火花。這個過程一直要持續(xù)到液面上升至能使晶體管電流升高到一個相當數(shù)值，待到繼電器正常吸合后才結束。這樣，就使得繼電器觸點的壽命縮短幾十倍乃至幾百倍；繼電器一般都采用有水時吸合，因此電路元器件長期處于滿負荷工作狀態(tài)，溫度高，耗電大，容易老化，增加故障率；此外，指示電路部分的設計不合理，也造成電耗增加。②成本高，體積大。因為兩管復合的放大倍數(shù)有限，所以只能采用小功率繼電器，必須再加設一個繼電器將觸點放大才能外接設備(如外接單相泵、交流接觸器等)，這樣做就增加了產(chǎn)品成本和增大了產(chǎn)品體積，并使內(nèi)部電路復雜化。③放大電路對直流電源的穩(wěn)壓程度要求高，不然的話，繼電器吸合時所產(chǎn)生的壓降對晶體管產(chǎn)生的負反饋將嚴重影響電路工作。④電極部分無定型產(chǎn)品，用戶在購買時只有控制部分，電極靠自己解決，增加了安裝難度。⑤外部接線稍復雜，非專業(yè)人員難以安裝使用，對市場開拓(尤其是農(nóng)村家庭)是一障礙。
鑒于現(xiàn)有泵用電接觸式水位自動控制器存在著的上述缺點和弊端，本實用新型的目的，乃是提供一種可靠性好、靈敏度高、耗電節(jié)省、制造成本低、體積小且安裝使用方便的泵用電接觸式水位自動控制器。
參見


圖1本實用新型電原理方框圖，本實用新型的解決方案如下，它仍然包括現(xiàn)有泵用電接觸式水位自動控制器所具有的直流電源2、指示電路3、設有繼電器J的功率放大電路4，而其特征之處在于，還具有交流輸入與交流輸出電路1、信號放大電路5、設有取樣短電極61和兩根等長的取樣長電極62與63的信號取樣電路6，其中交流輸入與交流輸出電路1具有交流電源輸入端12與11，以及具有由功率放大電路4中繼電器J的觸點控制的交流電源輸出端13與11，交流輸入與交流輸出電路1的交流低壓輸出端與直流電源2的交流電壓輸入端相接，直流電源2的直流電壓輸出端分別與指示電路3、功率放大電路4、信號放大電路5和信號取樣電路6的電源端相連以提供直流工作電源，信號取樣電路6的輸出端與信號放大電路5的輸入端相接以提供水位取樣信號，信號放大電路5的輸出端與功率放大電路4的輸入端相接以提供放大了的水位取樣信號，功率放大電路4中繼電器J通過其觸點控制交流輸入與交流輸出電路1中交流電源輸出端13與11之間的接通或斷開，功率放大電路4的輸出端與指示電路3的控制端相接以提供控制信號。
具有上述電路結構的本實用新型在具體安裝使用時，應將交流電源輸入端12與11之間接入220V交流市電，將交流電源輸出端13與11之間接入作為負載的水泵或交流接觸器(11為電源零線，作為交流輸入與交流輸出共用，而380V的負載只需接輸出端13就行了)。同時還要將電極61、62、63安裝插入在水池或水塔的適當部位，短電極61底端到任一長電極62或63底端之間的距離h為水位控制區(qū)高度。當水池或水塔中的水面低于長電極62和63底端位置時(即缺水待注水補充時)，信號放大電路5的輸出使得功率放大電路4中繼電器J處于得電吸合狀態(tài)，交流電源輸出端13與11之間有電源電壓輸出，水泵運轉向水池或水塔內(nèi)注水，當水面上升到長電極62和63底端以上位置時，繼電器J仍處于得電吸合狀態(tài)，水泵仍然注水，待到水面繼續(xù)上升到短電極61底端以上位置時，信號取樣電路6輸入到信號放大電路5的取樣信號經(jīng)放大后，再送到功率放大電路4，使得繼電器J失電釋放，其觸點斷開交流電源輸出端13與11之間的電源輸出，于是水泵停止向水池或水塔注水。由于本實用新型新增加了具有倒相放大作用的信號放大電路5，因此，在繼電器J失電釋放而斷開其觸點的過程中，直流電源2內(nèi)阻的壓降減小使得輸出的直流電源電壓得以升高，這一升高的電源電壓又以正反饋的形式反饋到信號放大電路5的輸入端，因此使得繼電器J失電釋放而斷開其觸點的過程十分干脆利落，而不致產(chǎn)生持久的似斷非斷的現(xiàn)象。注滿了水的水池或水塔因用戶用水而使得水面降低后，一直要等到水面降低到兩根長電極62和63底端以下位置時，信號放大電路5的輸出才會使功率放大電路4中繼電器J得電吸合而閉合其連接在交流電源輸出端13與11回路中的觸點，從而啟動水泵向水池或水塔中注水。同樣的道理，由于直流電源2輸出的直流電源電壓的正反饋作用，可使得繼電器J得電吸合而閉合其觸點的動作過程十分干脆利落，而不致產(chǎn)生持久的似合非合現(xiàn)象。在上述繼電器J得電吸合或失電釋放時，也就是在水泵注水或停止注水時，指示電路3都會作出相應的發(fā)光指示。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作出進一步詳細說明。
圖1為本實用新型的電原理方框圖；圖2為
圖1方框圖的一種具體電路的原理圖；圖3為在圖2基礎上將信號放大電路稍作改動后的另一電路實施例。
參見圖2與
圖1，交流輸入與交流輸出電路1由變壓器B、電容C3及繼電器J的觸點J6.4(5)連接組成；直流電源2由整流橋ZD、保險管RD及電容C2連接組成；指示電路3由綠色發(fā)光二極管DL、紅色發(fā)光二極管DH及電阻R5與R6連接組成；功率放大電路4由三極管T1、二極管D1與D2及繼電器J的線包連接組成；信號放大電路5由三極管T2與T3及電阻R1與R2連接組成；信號取樣電路6由電阻R3與R4、電容C2、繼電器J的觸點J3.1(2)、取樣短電極61及兩根等長的取樣長電極62與63連接組成。
在圖2電路中，交流輸入與交流輸出電路1中B的初級兩端分別作為交流輸入端12和11，J6.4(5)的J4端作為交流輸出端13，J6端連接在交流輸入端12，C3的兩端并聯(lián)在交流輸出端13與11之間；直流電源2中ZD的兩輸入端分別與交流輸入與交流輸出電路1中B的次級兩端相接，RD與C1正極的連接端作為直流電源2的輸出正端，分別與指示電路3中的R5、功率放大電路4中繼電器J的線包和D1的負極、信號放大電路5中的R1和R2以及信號取樣電路6中長電極63上端和J3.1(2)的J1端相連接，而ZD的輸出負端與C1負極的連接端作為直流電源2的輸出負端，則分別與指示電路3中的R6、功率放大電路4中D2的負極、信號放大電路5中T2的集電極和T3的發(fā)射極以及信號取樣電路6中的R4和C2相連接；功率放大電路4中繼電器J的線包與D2的正極和T1的集電極的公共連接點A，還同時與指示電路3中DL的負極和DH的正極相連接；信號取樣電路6中長電極62的上端與J3.1(2)的J3端相連，短電極61的上端與R3和J3.1(2)的J2端相接，R3與R4和C2的公共連接點D同時還與信號放大電路5中T3的基極相連；信號放大電路5中T2的發(fā)射極與R1的連接點B同時還與功率放大電路4中T1的基極相接。
現(xiàn)將圖2中繼電器J的動作過程作如下說明。當水面低于長電極62和63底端位置時(即缺水時)，D點沒有信號輸入，T3及T2截止，B點呈高電位，電流從電源正端經(jīng)R1使T1飽和導通，繼電器J吸合，J3.1及J6.4閉合。J3.1閉合后，當兩根長電極62和63同時觸水時，電路不致動作。J6.4向外輸出220V交流電壓，水泵運轉向水池或水塔內(nèi)注水。由于R2的設置，C點為運行電源電壓(12V)，B點為1.4V左右，T2可靠截止。外界的干擾及T3的穿透電流對T2起不了作用(交流干擾被C2濾掉)。當水面上升接觸到短電極61一瞬間，如果輸入信號不能使T2的分流作用將T1退回到放大區(qū)(水垢較厚而使總輸入電阻在200KΩ以上)，繼電器J無反應，還正常吸合，水位再上升。如果T2的分流能使T1剛剛退出飽和區(qū)，繼電器J的電流就會有所減小，直流電源電壓因內(nèi)阻的作用就會有所升高，這個升高值反饋到D點，就會引起T2的分流作用增加，如此反復，就巧妙地利用電源內(nèi)阻產(chǎn)生一個強烈的正反饋，最后輸入電流將增加20％，B點電壓由退出飽和區(qū)的瞬間值可再下降20％(0.3V左右)，T1可靠截止，從而使繼電器J在一瞬間迅速釋放，J6.4斷開，水泵停止，J3.2接通，兩根長電極62和63保持繼電器J的釋放狀態(tài)。如果電極上因長期使用結有水垢及污垢，它的動作只是水位要高一點、水與短電極61的接觸面大一點才起作用，而決不會出現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品那樣的繼電器似合非合(或似斷非斷)的現(xiàn)象。如果用戶發(fā)現(xiàn)控制液位增高，只要清潔一下電極就行了。
注滿了水的水池或水塔因用戶用水而使得液位降低后，當電極棒結垢不多時，當然是兩根長電極62和63中任意一根脫離液體，繼電器J才能得電吸合。當水垢嚴重時，水位降到一定位置，兩根長電極62和63在水中還有一定的長度，電極62與63之間通過的電流不足以使T1截止時，T1進入微導通狀態(tài)，電源電壓就會有所降低，這個降低的電壓反饋到D點，正反饋將使T1迅速導通，完成吸合動作(電源對T1的負反饋比對T3的正反饋比值小得多)。此時J3.2斷開，D點電位降至0V，T3完全無輸入，繼電器J保持得電吸合狀態(tài)，J6.4吸合，水泵運行注水。
當T1導通(水泵運行)時，A點電位為1.4V，電流從正電源經(jīng)R5、DL流到A點，綠色發(fā)光管DL亮，DH由于兩端電壓很小而不能導通。當T1截止(水泵停止)時，A點電位為15V，電流從A點經(jīng)DH、R6流到電源負極，紅色發(fā)光管DH亮，DL因兩端等電位而截止。
繼電器J可采用JQX-12繼電器，觸點電流10A。電極61、62及63采用金屬導體材料，如不銹鋼絲或鎳鉻絲等，裝固電極絲的殼體可采用ABS塑料模壓而成，精致美觀，耐酸耐堿耐腐蝕，抗老化，機械強度大，安裝既方便又適應性廣。
參見圖3，該實施例與圖2的區(qū)別，僅僅在于對信號放大電路5有所改動，即信號放大電路5由三極管T2與T3及電阻R1、R2、R7組成，三極管T2由圖2的PNP型改成NPN型，三極管T2與T3之間的連接關系，由圖2中T2的基極與T3的集電極相連，改成T2的基極與T3的發(fā)射極相連，同時T2與T1的連接，也由圖2的T2的發(fā)射極與T1基極相連，改成T2的集電極與T1的基極相連，并且電路中還新增加了一個連接在T3的發(fā)射極與直流電源負端之間的電阻R7。
本實用新型具有如下優(yōu)特點①可靠性好，靈敏度高，耗電節(jié)省。這主要是因為新增加了具有倒相作用的信號放大電路，不但靈敏度增加β倍(假設晶體管的β值一致)，而且做到了在水池缺水時繼電器J吸合，而水滿時繼電器J釋放，因而達到了耗電省，元器件溫升低，壽命延長，減少故障，外殼也不必開窗散熱，能有效地保持本實用新型內(nèi)部清潔。更為重要的是，通過電源內(nèi)阻產(chǎn)生的電源電壓變化的正反饋在放大電路中起著主導作用，使得繼電器J的吸合和釋放都十分干脆利落，再加上圖2中C3對觸點的滅弧作用，從而克服了現(xiàn)有技術存在的繼電器觸點似斷非斷或似合非合而使產(chǎn)品故障率高的致命弱點，大大提高了電路工作的可靠性。此外，指示電路由現(xiàn)有技術的變壓器次級直接供電方式改為由直流電源供電，并且還結合利用圖2中A點電壓的變化，經(jīng)發(fā)光二極管DL、DH指示電路工作情況，耗電極微。②成本較低，體積小。因為電路放大倍數(shù)高，所以能采用較大功率的繼電器，而不必要在交流輸出回路中加設另一個繼電器將觸點放大就可直接外接水泵或交流接觸器等負載，因而使得產(chǎn)品成本降低，體積也隨之減小。③放大電路對直流電源無穩(wěn)壓要求(穩(wěn)壓反而不好，無法實現(xiàn)正反饋)，所以電源部分結構相對簡單，C1容量也無需很大，只要在T1導通時保持12V左右，截止時達到15V就行。④電極可形成定型產(chǎn)品，用戶可自行安裝。安裝時可用木條及L型鐵板裝于水池邊，也可打三個孔裝于有蓋的水池或水箱頂部。它還設有防雨帽，可露天安裝，清理電極方便。⑤外部接線簡單。本實用新型的電路裝于一盒體內(nèi)，內(nèi)設交流輸入、交流輸出和電極接線端子。只要稍有用電常識的人，依照控制盒蓋上貼的接線圖就可自行接線。
權利要求1.一種泵用電接觸式水位自動控制器，其電路包括直流電源(2)、指示電路(3)、設有繼電器J的功率放大電路(4)，其特征在于，還具有交流輸入與交流輸出電路(1)、信號放大電路(5)、設有取樣短電極(61)和兩根等長的取樣長電極(62)與(63)的信號取樣電路(6)，其中交流輸入與交流輸出電路(1)具有交流電源輸入端(12)與(11)，以及具有由功率放大電路(4)中繼電器J的觸點控制的交流電源輸出端(13)與(11)，交流輸入與交流輸出電路(1)的交流低壓輸出端與直流電源(2)的交流電壓輸入端相接，直流電源(2)的直流電壓輸出端分別與指示電路(3)、功率放大電路(4)、信號放大電路(5)和信號取樣電路(6)的電源端相連以提供直流工作電源，信號取樣電路(6)的輸出端與信號放大電路(5)的輸入端相接以提供水位取樣信號，信號放大電路(5)的輸出端與功率放大電路(4)的輸入端相接以提供放大了的水位取樣信號，功率放大電路(4)中繼電器J通過其觸點控制交流輸入與交流輸出電路(1)中交流電源輸出端(13)與(11)之間的接通或斷開，功率放大電路(4)的輸出端與指示電路(3)的控制端相接以提供控制信號。
2.如權利要求1所述的泵用電接觸式水位自動控制器，其特征在于，交流輸入與交流輸出電路(1)由變壓器B、電容C3、繼電器J的觸點J6.4(5)連接組成；直流電源(2)由整流橋ZD、保險管RD及電容C1連接組成；指示電路(3)由綠色發(fā)光二極管DL、紅色發(fā)光二極管DH及電阻R5與R6連接組成；功率放大電路(4)由三極管T1、二極管D1與D2及繼電器J的線包連接組成；信號放大電路(5)由三極管T2與T3及電阻R1與R2連接組成；信號取樣電路(6)由電阻R3與R4、電容C2、繼電器J的觸點J3.1(2)、取樣短電極(61)及兩根等長的取樣長電極(62)與(63)連接組成。
專利摘要泵用電接觸式水位自動控制器由交流輸入與交流輸出電路1、直流電源2、指示電路3、設有繼電器J的功率放大電路4、信號放大電路5及設有取樣短電極和兩根取樣長電極的信號取樣電路6組成。使用時將交流電源輸入端接入220V交流市電,將交流電源輸出端接入水泵或交流接觸器負載,并將電極安裝插入給水池或給水塔中,便可自動控制水位。與現(xiàn)有技術相比,它具有可靠性好、靈敏度高、耗電省、成本低、體積小及安裝使用方便等優(yōu)點。
文檔編號E03B7/00GK2371231SQ99232878
公開日2000年3月29日 申請日期1999年3月2日 優(yōu)先權日1999年3月2日
發(fā)明者江彥 申請人:江彥