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自动液位继电器.pdf

1、10申请公布号CN101957621A43申请公布日20110126CN101957621ACN101957621A21申请号201010185808322申请日20100528G05D9/1220060171申请人宁波市镇海华泰电器厂地址315200浙江省宁波市镇海区蛟川迎师桥朱家74号72发明人汪孟金李玮孙浙胜朱亮54发明名称自动液位继电器57摘要本发明涉及一种自动液位继电器及自动液位控制方法,在包括电源,负载,至少一个降压电路,整流电路,滤波稳压电路,执行电路,控制信号获取电路,采样及交流平衡电路等组成的电路的容器中设置多个电极,其每个电极可以预设为表示不同水位高低的电极,其至少包括高水

2、位电极,低水位电极各一个;当所述容器中的水位低于低水位电极时,负载启动;当所述容器中的水位上升时,处于高于低水位电极但仍低于高水位电极时,负载仍保持启动;当所述容器中的水位上升抵达高水位电极时,负载停止;当所述容器中的水位下降时,处于低于高水位电极但仍高于低水位电极时,负载仍保持停止;当所述容器中的水位下降抵达低水位电极时,负载启动。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN101957622A1/1页21一种自动液位继电器,其包括电源,负载,至少一个降压电路,整流电路,滤波稳压电路,执行电路,控制信号获取电路,采样及交流平衡电路,多个电

3、极,容器等组成,其特征在于所述多个电极可以预设为表示不同水位高低的电极,其至少包括高水位电极,低水位电极各一个;当所述容器中的水位低于低水位电极时,负载启动;当所述容器中的水位上升时,处于高于低水位电极但仍低于高水位电极时,负载仍保持启动;当所述容器中的水位上升抵达高水位电极时,负载停止;当所述容器中的水位下降时,处于低于高水位电极但仍高于低水位电极时,负载仍保持停止;当所述容器中的水位下降抵达低水位电极时,负载启动。2如权利要求1所述的自动液位继电器,其特征在于所述自动液位继电器还具有一个常闭按钮,当按下该按钮后,水位处于低于高水位电极的情况下,负载启动。3如权利要求1中所述的自动液位继电器

4、,其特征在于在多个电极上流动的电流为交流电。4如权利要求1中所述的自动液位继电器,其特征在于所述负载可以为水泵。5一种自动液位控制方法,其特征在于在包括电源,负载,至少一个降压电路,整流电路,滤波稳压电路,执行电路,控制信号获取电路,采样及交流平衡电路等组成的电路的容器中设置多个电极,其每个电极的预设位置代表水位的高低;1当所述容器中的水位低于低水位电极时,负载启动;2当所述容器中的水位上升时,处于高于低水位电极但仍低于高水位电极时,负载仍保持启动;3当所述容器中的水位上升抵达高水位电极时,负载停止;4当所述容器中的水位下降时,处于低于高水位电极但仍高于低水位电极时,负载仍保持停止;5当所述容

5、器中的水位下降抵达低水位电极时,重新进入步骤1。6如权利要求5所述的自动液位控制方法,其特征在于还可以设置一个常闭按钮,当按下该按钮后,水位处于低于高水位电极的情况下,负载启动。7如权利要求5中所述的自动液位控制方法,其特征在于在多个电极上流动的电流为交流电。8如权利要求5中所述的自动液位控制方法,其特征在于所述负载可以为水泵。权利要求书CN101957621ACN101957622A1/5页3自动液位继电器技术领域0001本发明涉及自动控制技术领域,尤其涉及一种用于液位控制的自动继电器及自动液位控制方法。背景技术0002水位控制器是一种应用十分广泛的自动化器件,在工业循环水、污水处理、食品加

6、工、化工行业、汽车工业、太阳能热水器等领域都有大量的应用。在自来水尚未普及的中西部农村,屋顶水箱更是用其来控制水箱的水位。0003公知的水位控制器件主要有两种0004一种是浮子开关,利用浮子随水位的高低漂浮而做上下机械运动来控制水位。这种浮子开关的缺点是水中粘性水垢会影响浮子上下运动,使水位控制系统产生控制错误,从而导致无法顺利的进行水位控制。0005另一种是电子水位控制系统,其中应用最普遍的是直流控制法,即利用变压器对市政220V交流电进行降压和隔离,再利用整流电路将降压后的交流电变成直流电,将电极接入水中,利用水位的高低来控制电路通断,从而检测水位。但直流控制法存在以下问题1、电镀效应正电

7、极在水中不断地被消耗;2、结垢效应负电极上会结上不导电的水垢,使得系统失灵;3、正电极会向水中释放金属离子,影响水质。0006为了克服直流控制法的缺点,又出现了采用交流电的交流控制法,即在直流控制法的基础上增加了一个振荡信号电路,把直流信号变成高频交流信号,然后将电极安装在水中。由于采用的是交流电,因而克服了直流控制法的上述缺点。但由于增加了振荡信号电路,因而成本较高,且由于采用了高频信号因而容易受干扰,因此其应用受到制约。发明内容0007本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的不足,而提供一种用于液位控制的自动继电器。0008本发明所采用的技术方案如图1所示0009在阐述图1方案之前,

8、我们首先应注意到如下的事实市政50HZ,220V的交流输电网在进入用户之前,已将中线即N线与大地良好地接地连接。因此,图1所示的容器中的接地电极通过大地与N线连接在一起。0010本发明涉及一种自动液位继电器,其包括电源,负载,至少一个降压电路,整流电路,滤波稳压电路,执行电路,控制信号获取电路,采样及交流平衡电路,多个电极,容器等组成,其特征在于电源与负载及所述至少一个降压电路相连接;所述至少一个降压电路的输出端与整流电路相连接;整流电路的输出端与滤波稳压电路相连接;滤波稳压电路的输出端与执行电路相连接;采样及交流平衡电路与多个电极中至少一个相连接,并由此获得水位高低的控制信号,其输出端与控制

9、信号获取电路相连接;控制信号获取电路获取来自于采样及交流平衡电路的控制信号,其输出端与执行电路相连接,并将该控制信号送至说明书CN101957621ACN101957622A2/5页4执行电路;执行电路根据所述控制信号,控制电路中的开关通断,从而达到控制水位的目的。0011所述多个电极可以预设为表示不同水位高低的电极,其至少包括高水位电极,低水位电极各一个。0012图1所示的技术方案中00131、市政50HZ、220V的交流电经降压电路降压、整流电路整流、滤波稳压电路滤波稳压后,为执行电路提供稳定的直流电压。00142、当容器中的液位低于D时,高液位电极DG和低液位电极DD均未被液体浸没,因此

10、II0,执行电路不工作,即处于K1接通、K2断开的初始状态,此时负载泵、交流接触器线包、中间继电器线包等,为叙述方便,下面简称负载为泵启动。00153、当液位上升但仍低于G时,由于K2仍为断开状态,故I、I仍为零,泵继续通电工作。00164、当液位抵达G时,高液位电极DG和低液位电极DD均浸没在液体中,此时,当市政交流电为负半周N线高电位,L线低电位时,电流I流通并产生控制电压U0,执行电压受U0的驱动而开始工作,导致K1断开,K2闭合,K1的断开使泵断电而停止工作。0017在此情况下,当市政交流电为正半周时,由于采样及交流平衡电路的作用,电路系统产生图1所示方向流动的电流I并且II,数值为数

11、微安培。如果以时间为横轴,将I与I画在一起,则波形为图2所示的50HZ正弦波。由此,可以看出,浸在液体中的电极上流动的是数A级的交流电流,因此电极既不会腐蚀也不会结垢。00185、泵停止工作,当液位逐步降至G以下,D以上时,由于低液位电极DD仍浸在液体中,K2仍继续接通,仍继续流通,U0仍继续存在,故K1仍断开,泵仍停。00196、当液位低于D时,II0,导致U00,故执行电路复位,本系统回复到K1闭合,泵工作,K2断开的起始状态。00207、常闭按钮AN的作用如图1所示,如果把容器称为“桶”,把桶中的液体特定为水,则当水位低于D时,泵启动开始上水,当水位到达G时,泵自动停止抽水。在接下来的放

12、水过程中,水位将逐渐降低,只要水位不低于D,泵一直停止不启动。在此情况下,若恰好遇到将要停电,用户希望将桶盛满水,如果没有按钮AN,水泵将无法启动,有了按钮AN,只要轻按一次AN,I与I随即变为零,导致U00,K1复位闭合接通,K2也复位断开,水泵立即开始抽水,直至水位到达G,水泵自动停止抽水。因此,按钮AN具有手动上水的作用。只要水位低于G,每按一次AN,本发明的自动液位控制器就自动地将水桶泵满。0021本发明还揭露了一种自动液位控制方法,其特征在于0022在包括电源,负载,至少一个降压电路,整流电路,滤波稳压电路,执行电路,控制信号获取电路,采样及交流平衡电路等组成的电路的容器中设置多个电

13、极,其每个电极的预设位置代表水位的高低;00231当所述容器中的水位低于低水位电极时,负载启动;00242当所述容器中的水位上升时,处于高于低水位电极但仍低于高水位电极时,负载仍保持启动;00253当所述容器中的水位上升抵达高水位电极时,负载停止;00264当所述容器中的水位下降时,处于低于高水位电极但仍高于低水位电极时,负说明书CN101957621ACN101957622A3/5页5载仍保持停止;00275当所述容器中的水位下降抵达低水位电极时,重新进入步骤1。附图说明0028图1为本发明的原理方框图;0029图2为液位传感电极的电流波形波图;0030图3为本发明第一实施例的电路原理图;0

14、031图4是本发明第二实施例的电路原理图。具体实施方式0032下面结合附图对本发明进行详细描述。但应当理解这里的说明并不构成对本发明保护范围的限制。0033第一实施例0034如图3所示,容器中的液体与大地相连,市政电网的N线通过大地也与液体相连。0035R1/C1、R2/C2组成降压电路,D1D4组成桥式整流电路,R3为限流电阻,C3、C4、DW1组成稳压与滤波电路,以上电路共同作用,可为后续电路提供稳定的直流电源。0036V1、IC1及它们的附属器件共同组成执行电路。继电器J具有JK1和JK2两组触点。IC1为电压比较器,其端口2、端口3的输入阻抗趋向于无穷大。因此,这两个端口之间,这两个端

15、口对线路地,即之间,几乎是互相隔离的;当端口3的电压U3大于端口2的比较电压U2时,端口1输出高电平。反之,当U3小于U2时,端口1输出低电平。0037D6、D7、R10、JK2以及容器中的三个电极共同组成采样及交流平衡电路。为保证市政输电系统及本实施例各电路的正常工作,R10取用兆欧姆级的大阻值电阻器。由于降压电路和R10,尤其是R10的作用,使控制信号电流I1、交流平衡电流I2均为数微安培级的微弱电流,对人体及系统电路的影响甚微。0038R8、R9、C5、C6、D6组成控制信号获取电路。二极管D6的单向特性、IC1高输入阻抗的特性,可以防止交流平衡电流I2窜入控制信号获取电路中。调整R6、

16、R7的阻值,可以获得合适的比较电压U2,调整R8、R9、R10的值,可以保证控制信号I1到来时,U3U2。0039本实施例的工作过程为00401、液位低于D时,I1I20,U30,JK2断开,JK1接通,负载例如泵通电。00412、当液位高于D,但低于G时,I1I20,U30,JK2断开,JK1接通,泵继续通电工作。00423、当液位到达G时00431当AC220V负半周时,即N端为高电平,L端为低电平,信号电流I1按下列途径流通0044中线N大地E液体高液位电极DGR10D6R9R8R21线路板地D4C1/R1相线L0045由于I1的流动,使U3U2的条件成熟,IC1的1端输出高电平,V1导

17、通,继电器线包J通电,JK1断开,负载断电,泵停止工作,JK2接通,电极DG与DD连接。在本状态下,由于D7的作用,使I20。说明书CN101957621ACN101957622A4/5页600462当AC220V正半周时,即L端为高电平,N端为低电平,由于D6的作用,此时I10,但由于C5、C6已充满电,U3U2的条件仍保持,JK1仍然断开,JK2仍然接通。此时,交流平衡电流I2按下列途径流通相线LR1/C1D1R3R4、R5/R6、R6等线路板地D7R10DG/DD液体E大地中线N。0047至此,我们应注意到两个情况第一,本实施例中实测的电流I1I2,均为数A,如此微小的I2不会对V1与I

18、C1的工作产生影响。第二,R10为M级电阻,其阻值远大于I1、I2流通路径中的其它阻抗,即I1、I2的电流值主要由R10决定。因此I1I2。三个电极DG、DD、E中流通的是图2所示的正弦交流电流忽略了硅二极管07V的导通电压。因此,三个电极不腐蚀,不结垢。0048以上叙述的是本实施例在液位由低向上高上涨时的工作情况。下面再叙述液位由高向低下落时的工作过程。00494、液位低于G但高于D时,I1、I2继续流通,U3U2的条件仍保持,JK2仍闭合,JK1仍断泵仍停。00505、当液位低于D时,系统复位。如此周而复始地工作,可以保持液位始终在D与G之间。00516、手动控制本实施例设置了手动常闭按钮

19、AN。00521在液位上涨的过程中,无论按或不按AN,泵将继续工作,直至液位到达高液位G,泵才自动停止工作。换言之,在此情况下,AN不起作用。00532在液位下降的过程中,无论液位处于何处,只要轻按AN一次,JK2就断开,JK1就闭合,泵即起动,直到液位到达G,泵才自动停止工作。0054保证安全的技术措施0055本实施例采取了以下的安全技术措施00561、L线与N线的输入端均采用R/C降压电路降压。00572、R10大阻值电阻进一步降压。00583、容器中的液体采用接地的技术措施。0059由前已述的工作原理可知,本发明只有液体接大地才能保证系统正常工作,用户将自觉地为液体设置接地导线,而液体接

20、地,又彻底地保证了用户的安全。综上所述,大地是本发明控制信号的来源,也是保证安全的有效技术环节。0060第二实施例0061如图4所示,本实施例的工作原理与工作过程与第一实施例相同。不同之处有两点第一,省略了N线的降压电路;第二,由V2、V3及附属器件组成执行电路,当控制信号U4到来时,V2、V3导通,继电器线包J2通电,其一组常闭触点JK3断开,另一组常开触点JK4闭合。0062如图4所示,容器中的液体与大地相连,市政电网的N线通过大地也与液体相连。0063R11/C7组成降压电路,D8D11组成桥式整流电路,R13为限流电阻,C8、C9、DW2组成稳压与滤波电路,以上电路共同作用,可为后续电

21、路提供稳定的直流电源。0064由V2、V3及附属器件组成执行电路,当控制信号U4到来时,V2、V3导通,继电器线包J2通电,其一组常闭触点JK3断开,另一组常开触点JK4闭合。0065D14、D13、R16、JK4以及容器中的三个电极共同组成采样及交流平衡电路。为保证市说明书CN101957621ACN101957622A5/5页7政输电系统及本实施例各电路的正常工作,R16取用兆欧姆级的大阻值电阻器。由于降压电路和R16,尤其是R16的作用,使控制信号电流I1、交流平衡电流I2均为数微安培级的微弱电流,对人体及系统电路的影响甚微。0066本实施例的工作过程为00671、液位低于D时,负载例如

22、泵通电。00682、当液位高于D,但低于G时,泵继续通电工作。00693、当液位到达G时00701当AC220V负半周时,即N端为高电平,L端为低电平,负载断电,泵停止工作;00712当AC220V正半周时,即L端为高电平,N端为低电平,负载断电,泵停止工作。0072以上叙述的是本实施例在液位由低向上高上涨时的工作情况。下面再叙述液位由高向低下落时的工作过程。00734、液位低于G但高于D时,泵仍停。00745、当液位低于D时,系统复位。如此周而复始地工作,可以保持液位始终在D与G之间。00756、手动控制本实施例设置了手动常闭按钮AN。00761在液位上涨的过程中,无论按或不按AN,泵将继续

23、工作,直至液位到达高液位G,泵才自动停止工作。换言之,在此情况下,AN不起作用。00772在液位下降的过程中,无论液位处于何处,只要轻按AN一次,JK4就断开,JK3就闭合,泵即起动,直到液位到达G,泵才自动停止工作。0078保证安全的技术措施0079本实施例采取了以下的安全技术措施00801、L线与N线的输入端均采用R/C降压电路降压。00812、R10大阻值电阻进一步降压。00823、容器中的液体采用接地的技术措施。0083由前已述的工作原理可知,本发明只有液体接大地才能保证系统正常工作,用户将自觉地为液体设置接地导线,而液体接地,又彻底地保证了用户的安全。综上所述,大地是本发明控制信号的来源,也是保证安全的有效技术环节。0084最后应该说明,以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明的技术方案,所以,本领域的技术人员应当理解,虽然在理解本发明技术方案的基础上,可以对本发明进行修改或等同替换,但一切不脱离本发明的实质和范围的技术方案及改进,均应在本发明的权利要求所涵盖的范围内。说明书CN101957621ACN101957622A1/3页8说明书附图CN101957621ACN101957622A2/3页9图3说明书附图CN101957621ACN101957622A3/3页10图4说明书附图CN101957621A

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