專利名稱：液位電子顯示自控報警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于水塔、蓄水池、集水井、儲液罐、引水式電站壓力前置等水位或其他導(dǎo)電液體液位多級顯示、自控報警的液位電子顯示自控報警儀。
液位控制器有浮球式、電阻式、光電式、電極式等多種。前三種均需用浮子、重錘等機(jī)械傳動裝置，安裝要求高、維護(hù)麻煩。而最后一種電極式液位控制器，如上海人民出版社1972年出版的《晶體管基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用》一書介紹的晶體管水位控制器由變壓器、整流橋、三極管、繼電器、三根電極、外殼組成。該控制器利用插入水箱的三根電極是否被水接通來決定三極管基極有否偏流、三極管處于導(dǎo)通還是截止?fàn)顩r，從而控制繼電器吸合或釋放，達(dá)到自動控制水位。這種水位控制器不能進(jìn)行多級液位顯示，而且只能控制，沒有報警，可靠性及靈敏性均較差。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有液位控制器的不足之處，提供一種能直觀地進(jìn)行液位多級顯示、可靠地進(jìn)行控制報警的液位電子顯示自控報警儀。
根據(jù)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)由外殼、穩(wěn)壓電源、液位傳感器、監(jiān)測比較顯示器、自控裝置、報警裝置組成液位電子顯示自控報警儀。其液位傳感器的集成運(yùn)算放大器的反相輸入端通過傳感器電阻分別與傳感器的三個或三個以上探測極連接，同相輸入端通過電阻接地，反相輸入端與輸出端之間接有一電阻。監(jiān)測比較顯示器與傳感器的探測極數(shù)相匹配有兩級或兩級以上差動運(yùn)算放大比較電路，每一級的集成運(yùn)算放大比較器的反相輸入端通過電阻與液位傳感器的集成運(yùn)算放大器的輸出端相連，同相輸入端分別通過兩個分壓電阻接穩(wěn)壓電源負(fù)極和接地，輸出端引出三個接點(diǎn)一個接液位插座，另一個通過一電阻與反相輸入端相連，還有一個通過限流電阻和發(fā)光二極管接地。


圖1是液位電子顯示自控報警儀方框圖。
圖2是YD－1型液位電子顯示自控報警儀外殼面板布置圖。
圖3是液位電子顯示自控報警儀的液位傳感器探測極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是液位電子顯示自控報警儀電原理圖。
YD－1型液位電子顯示自控報警儀是本實(shí)用新型的實(shí)施例。
YD－1型液位電子顯示自控報警儀包括外殼、穩(wěn)壓電源5、液位傳感器1、監(jiān)測比較顯示器2、自控裝置3、報警裝置4。其液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端通過傳感器電阻R1a、R1b、R1c……分別與傳感器的三個或三個以上探測極11、12連接、同相輸入端通過電阻R2接地、反相輸入端與輸出端之間接有電阻R3。液位傳感器1的三個或三個以上探測極11、12由銅或不銹鋼或其他金屬導(dǎo)電材料制成，間距均勻地外繞在空芯的塑料棒或環(huán)氧聚脂或其他絕緣管13上，每一探測極的引線穿過空芯管上小孔14從管內(nèi)拉出分別接到各自對應(yīng)的固定在空芯管13上端的接線塊15上的傳感器電阻R1a、R1b……，接線塊15上有兩個傳感器信號輸出端子E、F。其監(jiān)測比較顯示器2與傳感器的探測極數(shù)量相匹配有兩級或兩級以上差動運(yùn)算放大比較電路，每一級的集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相輸入端通過電阻R4、R8與液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的輸出端相連，同相輸入端分別通過分壓電阻R5、R6和R7接穩(wěn)壓電源5(B)端和接地，輸出端引出三個接點(diǎn)一個接液位插座 21、22，另一個通過電阻R10、R9與反相輸入端相連，還有一個通過限流電阻R12、R11和發(fā)光二極管LED1、LED2接地。監(jiān)測比較顯示器2的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)。其自控裝置3有液位上、下限控制兩套電路，液位下限控制電路由液位下限插頭CJ1、三極管T1、T2、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上限控制電路由液位上限插頭CJ2、三極管T3、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別插入監(jiān)測比較顯示器2的某兩級輸出端的液位插座。三極管T1的基極通過電阻R13連著液位下限插頭CJ1、集電極分別通過電阻R14、R15與穩(wěn)壓電源5(A)端及三極管T2的基極接通，三極管T2的集電極通過功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2a分別與繼電器ZJ1、ZJ2接通，繼電器ZJ1、ZJ2各并有二極管D1、D2與穩(wěn)壓電源5(A)端相連，三極管T3的基極通過電阻R16連著液位上限插頭CJ2集電極分別通過功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2b與繼電器ZJ1、ZJ2接通，三極管T1、T2、T3的發(fā)射極均接地。其報警裝置4為音樂報警裝置，三極管T4的基極通過電阻R17與三極管T3的集電極相連、集電極分別通過電阻R18和二極管或門D3、電阻R19與穩(wěn)壓電源5(A)端和三極管T5的基極接通，三極管T5的基極還通過電阻R19和二極管或門D4與三極管T1的集電極相連，三極管T5的集電極連到由音樂集成器IC4、線性集成功率放大器IC5、三極管T6、二極管D5a-d、揚(yáng)聲器、音樂閃光指示器LED3、LED4組成的音樂報警電路，三極管T4、T5的反射極均接地。其穩(wěn)壓電源5采用三個三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8，交流電源變壓器的輸出端連有橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d，三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的輸入端分別與橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d相連，同時通過電解電容C12、C14、C16接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7的輸出端分別通過電容C13、C15接地，電容C13、C15上分別并有發(fā)光二極管LED5、LED6和限流電阻R25、R26，集成穩(wěn)壓器IC8的輸出端通過電容C17接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的接地端均接地。其外殼面板上裝有電源開關(guān)K1、電源插頭J、電源指示燈LED5、LED6、各級液位顯示發(fā)光二極管LED1、LED2、音樂閃光指示器LED3、LED4、液位插座 21、22及液位上、下限插頭CJ2、CJ1，外殼背面裝有功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，外殼左、右兩側(cè)分別裝有三個自控接線端子L、M、N、兩個接傳感器的信號輸入端子e、f。其液位傳感器1的傳感器探測極有七個、九個、十三個等，與之匹配監(jiān)測比較顯示器2的差動運(yùn)算放大比較電路有六級、八級、十二級等系列。
該儀器的液位傳感器1的輸出信號與反相輸入端電阻R1a、R1b……有關(guān)，隨探測極浸入液位情況而變化。液位傳感器1設(shè)計為液位面上升，輸出電位降低，反之而增高。監(jiān)測比較顯示器2的運(yùn)放集成塊IC2、IC3的同相輸入端分別由電阻R5、R6、R7設(shè)置的不同閥值電壓與反相輸入端輸入的液位信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定其輸出狀態(tài)。例如，當(dāng)液面處于最低液位時，即液面不接觸傳感器的每個探測極，此時各級集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3反相輸入端為零電位，其輸出端均為低電位(－12V)，所有顯示液位變化的發(fā)光管LED均不發(fā)光。隨著液面上升，當(dāng)浸著探測極11時，各級集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相端電位下降到－2V，經(jīng)過各自的運(yùn)算比較，此時只有IC2的輸出躍變?yōu)楦唠娢?＋12V)，同時發(fā)光管LED1發(fā)光指示液位高度。以此類推，隨著液面的逐級上升，集成運(yùn)算放大比較器IC反相端的輸入電位逐級降低，其輸出逐級由低電位(－12V)瞬時躍變成高電位(＋12V)，發(fā)光管LED2等逐級發(fā)光顯示液位高度，當(dāng)液位面下降時工作狀態(tài)反之。自控裝置3的二個輸入信號是通過液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別取自不同的集成運(yùn)算放大比較器的其中二個液位插座，可根據(jù)需要隨時變換液位插頭插入的液位插座，改變控制的高、低液位之差值。液位上限插頭CJ2取高液位信號，液位下限插頭CJ1取低液位信號，例如液位插頭CJ2插入集成運(yùn)算放大比較器IC3的液位插座22中，假定此時液面低于探測極12，IC3輸出為低電位(－12V)，通過CJ2輸入三極管T3基極回路的是負(fù)電位，三極管T3可靠截止，繼電器ZJ2不動作。同時T3集電極的高電位使三極管T4飽和導(dǎo)通，三極管T4集電極的低電位決定三極管T5截止。隨著液位的上升，液面接觸到探測極12時，IC3輸出高電位(＋12V)，通過液位插頭CJ2高電位信號輸入三極管T3基板回路，三極管T3飽和導(dǎo)通，繼電器ZJ2動作，其接點(diǎn)作用液位泵或液位電磁控制閥6調(diào)整液位。同時在T3集電極低電位的作用下三極管T4截止，此時三極管T4集電極的高電位通過二極管或門D3輸入三極管T5基極回路，使三極管T5飽和導(dǎo)通，開通報警裝置4，發(fā)出信號，響起音樂聲。假定液位插頭CJ1插入運(yùn)算放大比較器IC2的液位插座21中，當(dāng)液面高于探極11時，運(yùn)算放大比較器IC2輸出高電位，三極管T1飽和導(dǎo)通，其集電極的低電位使三極管T2截止，繼電器ZJ1不動作。同時集電極的低電位決定了三極管T5的可靠截止，不發(fā)報警信號。隨著液位的下降，當(dāng)液面脫離探測極11時，集成運(yùn)算放大比較器IC2輸出瞬時降為低電位，三極管T1截止，T2導(dǎo)通，繼電器ZJ1動作，其接點(diǎn)作用液位泵或液位電磁閥6，即開始調(diào)整液位。同時三極管T1集電極的高電位通過二極管或門D4使三極管T5飽和導(dǎo)通，開通音樂報警裝置發(fā)出音樂信號報警。
繼電器ZJ1、ZJ2為DZ－144型小型中間繼電器，也可用其他型號的。繼電器的常閉、常開接點(diǎn)分別并聯(lián)后引至外殼左側(cè)接線柱L、M、N上。由于控制液體的輸進(jìn)和排出作用相反，該儀器設(shè)置了功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，當(dāng)K2置于Ⅰ時，在低液位點(diǎn)起動水泵輸進(jìn)液體，達(dá)到高液位點(diǎn)時停止輸入，K2置于Ⅱ時，高液位點(diǎn)起動水泵排出液體，降至低液位點(diǎn)時停止排出。
音樂報警裝置的CMOS音樂集成塊IC4用DK－15，線性集成功率放大器用LA4100，穩(wěn)壓電源5的三個三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8分別用CW78M15、CW79M15、CW78M06。
本實(shí)用新型提供的液位電子顯示自控報警儀，結(jié)構(gòu)新穎、功能齊全、靈敏準(zhǔn)確、實(shí)用可靠。該顯示自控報警儀，采用具有反饋控制其特性的直接耦合的高增益集成運(yùn)算放大器，儀器工作穩(wěn)定，監(jiān)測比較顯示器的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)，可靠地保證了顯示、自控、報警等動作的靈敏性和準(zhǔn)確性。該儀器的液位傳感器1采用三個或三個以上探測極，自控裝置3的輸入信號通過液位插頭插入不同的液位插座來變換控制高、低液位之差值，實(shí)現(xiàn)了直觀的、靈活的液位多級顯示、控制和報警。該儀器的報警裝置4采用音樂報警，新穎別致，既避免了普通報警噪音，改善勞動環(huán)境，又可與其他報警聲相區(qū)別，利于迅速判斷。
權(quán)利要求1.一種液位電子顯示自控報警儀，包括外殼、穩(wěn)壓電源5、液位傳感器1、自控裝置3，其特征在于，還包括監(jiān)測比較顯示器2和報警裝置4，液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端通過傳感器電阻R1a、R1b、R1c……分別與傳感器三個或三個以上探測極11、12連接、同相輸入端通過電阻R2接地、反相輸入端與輸出端之間接有電阻R3，監(jiān)測比較顯示器2與傳感器的探測極數(shù)量相匹配有兩級或兩級以上差動運(yùn)算放大比較電路，每一級的集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相輸入端通過電阻R4、R8與液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的輸出端相連、同相輸入端分別通過分壓電阻R5、R6和R7接穩(wěn)壓電源5(B)端和接地。輸出端引出三個接點(diǎn)一個接液位插座21、22，另一個通過電阻R10、R，與反相輸入端相連、還有一個通過限流電阻R12、R11和發(fā)光二極管LED1、LED2接地。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，液位傳感器1的三個或三個以上探測極11、12由銅或不銹鋼或其他金屬導(dǎo)電材料制成，間距均勻地外繞在空芯的塑料棒或環(huán)氧聚脂或其他絕緣管13上，每一探測極的引線穿過空芯管上小孔14從管內(nèi)拉出分別接到各自對應(yīng)的固定在空芯管13上端的接線塊15上的傳感器電阻R1a、R1b……，接線塊15上有兩個傳感器信號輸出端子E、F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，監(jiān)測比較顯示器2的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，自控裝置3有液位上、下限控制兩套電路，液位下限控制電路由液位下限插頭CJ1、三極管T1、T2、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上限控制電路由液位上限插頭CJ2、三極管T3、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別插入監(jiān)測比較顯示器2的某兩級輸出端的液位插座，三極管T1的基極通過電阻R13連著液位下限插頭CJ1、集電極分別通過電阻R14、R15與穩(wěn)壓電源5(A)端及三極管T2的基極接通，三極管T2的集電極通過功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2a分別與繼電器ZJ1、ZJ2接通，繼電器ZJ1、ZJ2各并有二極管D1、D2與穩(wěn)壓電源5(A)端相連，三極管T3的基極通過電阻R16連著液位上限插頭CJ2、集電極分別通過功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2b與繼電器ZJ1、ZJ2接通，三極管T1、T2、T3的發(fā)射極均接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，報警裝置4為音樂報警裝置，三極管T4的基極通過電阻R17與三極管T3的集電極相連、集電極分別通過電阻R18和二極管或門D3、電阻R19與穩(wěn)壓電源5(A)端和三極管T3的基極接通，三極管T5的基極還通過電阻R19和二極管或門D4與三極管T1的集電極相連，三極管T5的集電極連到由音樂集成器IC4、線性集成功率放大器IC5、三極管T6、二極管D5a-d、揚(yáng)聲器、音樂閃光指示器LED3、LED4組成的音樂報警電路，三極管T4、T5的反射極均接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，穩(wěn)壓電源5采用三個三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8，交流電源變壓器的輸出端連有橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d，三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的輸入端分別與橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d相連，同時通過電解電容C12、C14、C16接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7的輸出端分別通過電容C13、C15接地，電容C13、C15上分別并有發(fā)光二極管LED5、LED6和限流電阻R25、R26、集成穩(wěn)壓器IC8的輸出端通過電容C17接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的接地端均接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，外殼面板上裝有電源開關(guān)K1、電源插頭J、電源指示燈LED5、LED6、各級液位顯示發(fā)光二極管LED1、LED2、音樂閃光指示器LED3、LED4、液位插座21、22及液位上、下限插頭CJ2、CJ1，外殼背面裝有功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，外殼左、右兩側(cè)分別裝有三個自控接線端子L、M、N、兩個接傳感器的信號輸入端子e、f。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液位電子顯示自控報警儀，其特征在于，液位傳感器1的傳感器探測極有七個、九個、十三個等與之匹配監(jiān)測比較顯示器2的差動運(yùn)算放大比較電路有六級、八級、十二級等系列。
專利摘要一種用于水塔、蓄水池、集水井、儲液罐等水位或其他導(dǎo)電液體液位多級顯示、自控報警的液位電子顯示自控報警儀，由外殼、穩(wěn)壓電源、液位傳感器、監(jiān)測比較顯示器、自控裝置、報警裝置組成。該儀器能直觀地進(jìn)行液位多級顯示、可靠地進(jìn)行控制報警，具有結(jié)構(gòu)新穎、功能齊全、靈敏準(zhǔn)確、實(shí)用可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01F23/24GK2045479SQ88215319
公開日1989年10月4日 申請日期1988年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月27日
發(fā)明者程俊杰, 蔡曉華 申請人:程俊杰, 蔡曉華