专利名称：数字式监测排泥自动控制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于给排水业实现沉淀池池底积泥自动化监测及处理工艺的控制装置。
申请号为882000642.8的专利公开了一种“多功能监测排泥自动控制仪”，该装置由积泥检测光敏传感器和排泥自动控制仪两部分组成，它与各型电磁阀配套使用，能够实现沉淀池中积泥的自动检测和排除，但该装置仍存在以下不足1、由于光敏传感器的上、下两组探头做成一体，且两者之间的距离是固定的，在使用中，当积泥的位置不在传感器探测范围时，如在两组探头的下方，就会出现排不尽积泥的情况。
2、由于光敏传感器有严格的位置区分，上下不容颠倒，因而给安装和连接带来困难。
3、由于传感器未加保护电路，探头发生故障时，如光源熄灭，就会产生误动作。
4、排泥自动控制仪的电路中包括了由电桥电路和电压比较器组成的信号处理电路单元，并采用晶体管继电器电路作逻辑信号的传递和功率输出，由于电桥电路和电压比较器组成的信号处理器存在着调试困难，受季节温差影响较大等不足；晶体管继电器电路抗干扰能力较差，继电器机械触点有易烧蚀、易氧化，出现接触不良现象等弱点，在信号的处理，传递和输出的过程中都不可避免产生失误，因而很难准确无误地用于实际工作之中。
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足之处而提供一种自动化程度高，反应准确，动作可靠，具有抗干扰性强和抗污染性强的特点，使用灵活可靠的数字电路式监测排泥自动控制仪。
本实用新型所指的数字式监测排泥自动控制仪由积泥检测传感器(8)和排泥自动控制仪(7)两部分组成，其特征在于由发光管与光敏三极管构成的两组传感器(8)采用分离式的，二者的相对距离可根据实际需要确定；传感器给出的信号通过电缆(9)传输到排泥自动控制仪，排泥自动控制仪的电子线路包括信号处理电路(1)，交流功率输出电路(5)，直流功率输出电路(6)，电源电路(3)及报警保护电路(4)；其中信号处理电路采用了抗干扰性强和处理逻辑信号功能强大的数字集成电路构成，它包括完成对信号识别的多路选择器，及完成对信号进行处理的脉冲发生器，计数器，多路信号变换器；并通过光电耦合器向功率输出电路隔离传递控制信号，以便驱动电磁阀(11)工作。同时还可通过光电耦合器控制晶体管开关管向电源电路发出锁定信号。
电源电路采用二极三端稳压集成电路和间歇供电电路构成，并由光电耦合器控制晶体开关管给传感器供电。
报警保护电路(4)是由光电耦合器配以晶体管开关电路和集成电路延时器组成；它通过光电耦合器分别与传感器，交流功率输出电路(5)和直流功率输出电路(6)连接，当主机、电磁阀和传感器出现故障时，对发生故障的部位准确地作出反应，输出信号给警声发生器和光显示器，同时锁住信号处理电路(1)的译码输出器的使能端，从而避免仪器的误动作。
附图给出了本实用新型的一个具体的实施例，通过对该实施例的详细说明，可进一步理解本实用新型的特征。
附
图1为本实用新型的使用示意图；附图2为传感器的示意附图3为本实用新型的线路框图；附图4为排泥自动控制仪的线路图；附图5为交流功率输出电路图；附图6为直流功率输出电路图。
如
图1所示，先根据沉淀池澄清池的实际积泥情况，确定传感器(8)上下两组探头的距离，即确定排放一次积泥的时间，一般易积泥的池子上下两组探头距离长些，不易积泥的池子上下两组探头距离就应短些，这样就可减少积泥板结的机会。安装时，将传感器固定在插入池中的支架与穿线钢管(10)上，并通过导线(9)与仪器部分(7)连接，仪器部分通过导线与控制阀(11)连接，控制阀(11)通过压力水管(12)与池底排泥阀(13)连接，池底的积泥通过排泥管道(14)排放掉。
图2中(8－1)为外壳，(8－2)为四芯引出线，(8－3)为传感器的固定安装孔，(8－4)为光敏信号接收器(1BG1，1BG2)，(8－5)为发光管(1ZD1，1ZD2)。
如图3所示传感器给出的信号通过电缆(9)传输到排泥自动控制仪，排泥自动控制仪的电子线路包括信号处理电路(1)，交流功率输出电路(5)和直流功率输出线路(6)及报警、保护电路(4)和电源电路(3)；信号处理电路(1)中的移码器数字集成电路IC4通过光电耦合器2G01～2G09向功率输出电路(5)或(6)隔离传递控制信号，并由光电耦合器3G01作电源锁定器而与电源电路(3)连接；电源电路通过光电耦合器3G02控制开关管为传感器(8)供电，传感器通过光电耦合器4G01与报警、保护电路(4)连接；报警、保护电路通过5G01、6G01分别与交流功率输出电路(5)和直流功率输电路(6)连接；信号处理电路中的译码器数字集成电路IC4的使能端G1与报警、保护电路连接。
如图4所示，信号处理电路(1)由多路选择器数字集成电路IC1，振荡电路IC2，计数器数字集成电路IC3和译码器数字集成电路IC4组成；在本实施例中IC1的型号为74LS153 多路选择器，它与外围器件组成信号识别与处理单元电路，对传感器所检测到的二位电信号进行识别与处理；由型号为NE555的时基电路IC2与外围元件组成的脉冲发生器将排泥信号变换为一串每4分钟一个的低脉冲信号送至型号为74LS593的计数器集成电路IC3，IC3对每个脉冲计数，同时将脉冲以三位二进制数000至111的方式送往型号为74LS138的译码器数字集成电路IC4翻译成0至8的十进制数位输往2G01～2G09。在使用中，其工作原理如下假设沉淀池底未积泥，此时上下传感器均有光电流输出，2BG1、2BG2均饱和导通，多路器数字集成电路IC1两输入端S1、S0接收到00信号，经集成电路处理，选通0a、0b端信息状态至Za、Zb端输出，由于0a、0b端是通过电阻2R5接在电源正极上，因此0a、0b端恒为“1”，所以此时Za、Zb端输出高电平，同时将此状态信息送往1a、1b、2a、2b端，3G01、3BG4等均截止，信号处理单元后续电路处于关闭状态。
当沉淀池底有积泥且仅淹没下传感器时，上传感器有光电流输出，2BG1饱和导通，下传感器无光电流输出，2BG2截止，IC1两输入端S1、S0接收到01或10信号，此时IC1将1a、1b、2a、2b端状态送Za、Zb端输出，由于1a、1b、2a、2b保持原来Za、Zb的“1”状态，所以Za、Zb端输出为高电平，同前所叙，后续电路仍处于关闭状态。
当积泥将上下传感器均淹没时，上下传感器均无光电流输出，2BG1、2BG2截止，IC1两输入端S1、S0接收到11信号，此时IC1将3a、3b端状态信息送往Za、Zb端输出，由于3a、3b端接于地端，因此3a、3b端恒为“0”所以此时Za、Zb端输出低电平，同时将此状态信息送往1a、1b、2a、2b端，3GO1、3BG4等开始工作，启动后续电路，排泥信号发出。
当排除部分积泥，上传感器露出泥层，下传感器淹没泥中时，上传感器有光电流输出，2BG1饱和导通，下传感器无光电流输出，2BG2截止，IC1两输入端S1、S0接收到01或10信号，此时IC1将1a、1b、2a、2b端状态送Za、Zb端输出，由于此时的1a、1b、2a、2b保持“0”状态，所以Za、Zb端输出仍为低电平，后续电路仍工作于排泥状态。
当排泥完毕，上下传感器皆输出光电流时，其过程同前，此时Za、Zb端输出高电平，后续电路关闭，排泥过程结束。
当积泥排放信号到来时，IC1的Za、Zb端为低电平，此时3GO1工作，3BG3饱和导通，维持信号处理与音乐声、报警及光显示电路的供电，直至排泥结束；同时将此信号传递至脉冲发生器IC2及外围电路，脉冲发生器开始工作；同时还启动总阀、音乐和光显示电路工作。当脉冲发生器IC2以每4分钟一个脉冲输出工作开始时，计数器IC3的RO(1)与RO(2)端输入由2C6与2R10构成的微积分电路产生的一个高电平脉冲，计数器IC3清0，并由输出端QD、QC、QB向译码器IC4送去000信号，经译码器IC4译码后由Y0端输出开启第一孔电磁阀和总阀。当脉冲发生器IC2输出的第一个脉冲下降沿到来送往计数器B端，QD、QC、QB向译码器IC4送去001信号，则译码器IC4的Y1端输出开启第二孔电磁阀。如此，直到译码器IC4接收到111信号，Y7端输出开启最后一孔的电磁阀，积泥层排尽，上下传感器露出泥，3GO1截止，电路掉电，声光显示和排泥工作结束，等待下次信号的到来。
电源电路(5)采用工频变压器对220V、50H2交流电降压隔离后进行桥式整流滤波，然后经二级集成稳压器稳压供给电路电源。并采用周期定时供电检测电路，既分别为各种对电源要求不同的单元电路供电，又满足了TTL数字集成电路对电源洁净程度高的要求。二级稳压器分别采用7812和7805三端固定集成稳压器IC5、IC6，其电路本体具有良好的过流、过压和过热保护装置，对本仪器的正常工作提供了可靠保证。由NE555时基电路IC7和外围元件组成的周期延时电路，能使主机停20分钟左右后工作20秒钟左右，即以20分钟一个周期对积泥情况进行访问，直到排泥信号到来，系统才开始工作。周期定时供电检测这种工作方式，能有效地延长本仪器的使用寿命，且节约能源。
报警、保护电路(4)由光电耦合器配以晶体管开关电路和延时器组成，它包括时基电路IC8、音乐声集成电路IC9、警声集成电路IC10及其外围电子元件；当传感器中发光元件正常工作时，4D1、4D2两端的电压降使4GO1发光二极管点亮，4GO1输出低电平，4BG1、4BG7截止，IC10未得电，无报警声输出，此时3D6发光，显示传感器工作正常。当传感器中发光元件出断丝故障时，4D1、4D2两端电压降消失，4GO1截止输出高电平，4BG1、4BG7饱和导通，IC10得电发出警报声，当电磁阀出故障时5GO1、6GO1，也会使IC10得电发出警报声。当3D6熄灭，指示传感器处于非正常工作状态时，IC1虽得到假排泥信号，但此时4BG1饱和，译码器IC4的G1控制端为低电平，输出端Y0～Y7关门，无信号输出，避免了本装置的误动作。延时报警电路IC8是针对池底积泥板结，排放不畅排，泥阀出故障而设置的，本实用新型的传感器应安装在易积泥且连接于排放顺序的末位处，因此采用IC8做成较长时间的延时器，当全部阀门开启排泥时间超过设定延时时间时，IC8的Q端输出低电平，4BG7饱和导通，警报声响，同时封锁译码器IC4，使其关门无输出，避免了误排动作。
如图5、图6所示功率输出电路通过光电耦合器隔离接收IC4输出的信号，它采用交直分板制作，这时为解决使用不同类型电磁阀的给排水系统而设计的。交流功率输出电路应用5BGR2～5BGR9双向可控硅作开关器，利用晶体管开关电路5BG2～5BG9提供触发电流，使双向可控硅工作于一、二象限正触发状态；图中可调电阻5W1～5W8，电容5C3～5C10各组成RC时间延时器，这是针对各池底阀所处泥浆沉积不一致所设，调整RC时间常数，即可解决排泥时间不一致的问题；时间延时器通过二极管5D7～5D14与三极管5BG2～5BG9连接；5D1～5D4、5GO1用于监测电磁阀的工作，电表V指示输出级电源状态。直流功率输出电路的工作原理与交流功率输出电路大致相同，其中可调电祖6W2～6W9，电容6C4～6C11各组成可调RC延时电路，通过二极管6D9～6D15、三极管6BG2～6BG9与型号为3DD03B大功率塑封晶体管6BG10～6BG17连接，以此驱动直流电磁阀工作；6D1～6D4，型号为LM317集成稳压器IC11等组成的独立可调稳压电流，为电磁阀提供电源和为开关三极管3DD03B提供可调延时开关电流。
通过对实施例的阐述，不难看出，与现有技术相比，本实用新型存在如下的优点1、自动化程度高，与原沉淀池，沉清池各型电磁阀、池底阀配套，可实现池底积泥处理工艺的全部自动化。
2、传感器的安装灵活方便。
3、交流功率输出电路分板制作，使用灵活方便。
4、具有多种保护自动监测功能，在传感器、电磁阀、池底排泥阀等发生故障时，能准确及时地发出光报警。
5、由于采用了定时供电的方式，采用了低功耗的数字式集成电路，又排除了仪器可能出现的误动作，因而省电、降低了功耗。
6、抗干扰和抗污染性强。
权利要求1.一种数字式监测排泥自动控制仪，由积泥检测传感器(8)和排泥自动控制仪(7)两部分组成，其特征在于由发光管与光敏三极管构成的传感器(8)采用分离式的两组；传感器给出的信号通过电缆(9)传输到排泥自动控制仪，排泥自动控制仪的电子线路包括信号处理电路(1)，交流功率输出电路(5)，直流功率输出电路(6)及报警，保护电路(4)和电源电路(3)；其中信号处理电路(6)及报警，保护电路(4)和电源电路(3)；其中信号处理电路(1)中的移码器数字集成电路IC4，通过光电耦合器2G01～2G09向功率输出电路(5)或(6)隔离传递控制信号，并通过多路选择IC1，由光电耦合器3G01作电源锁定器而与电源电路(3)连接；电源电路通过光电耦合器3G02控制开关管与传感器(8)连接；传感器通过光电耦合器4G01与报警、保护电路(4)连接；报警、保护电路通过5G01和6G01分别与交流功率输出电路(5)和直流功率输出电路(6)连接，信号处理电路中的译码器数字集成电路IC4的使能端G1与报警保护电路连接。
2.根据权利要求1所述的数字式监测排泥自动控制仪，其特征在于信号处理电路(1)由多路选择器数字集成电路IC1，振荡电路IC2，计数器数字集成电路IC3和译码器数字集成电路IC4组成，IC1对传感器所检测的二位电信号进行处理，然后由IC2将些信号变成一脉冲信号送IC3转换为三位八进制信号，最后由IC4转换成为八位信号后接2G01～2G09。
3.根据权利要求1所述的数字式监测排泥自动控制仪，其特征在于电源电路包括由IC5、IC7构成的二极三端集成稳压器，由时基电路IC6以其外围电子元件构成的周期定时供电检测电路。
4.根据权利要求1所述的数字式监测排泥自动控制仪，电路IC9，警报声集成电路IC10及其外围电子元件组成。
5.根据权利要求1所述的数字式监测排泥自动控制仪，其特征在于交流功率输出电路(5)由可调电阻5W1～5W8、电容容5C3～5C10各组成的可调延时电路分别通过二极管5D7～5D14，三极管5BG2～5BG9与双向可控硅BCR2～5BCR9连接构成。
6.根据权利要求1所述数字式监测排泥自动控制仪，其特征在于直流功率述出电路(6)由可调电阻6W2～6C11各组成的可调延时电路，分别通过二极管6D9～6D15，三极管6BG2～6BG9与大功率开关晶体管6BG10～6BG17连接；三端稳压器IC11与其外围电子元件构成可调稳压电源而组成。
专利摘要一种用于给排水系统实现各型沉淀池，沉淀清池积泥自动排除及泥位自动检测的数字式池底排泥自动控制仪，它配合电磁水力控制阀和水力池底阀使用。该实用新型包括积泥检测传感器和排泥自动控制仪两部分。两组光电换能元件组成分离式的传感器，排泥自动控制仪的电子线路包括信号处理电路，功率输出电路，电源电路及报警、保护电路。本实用新型抗干扰性强，使用方便，功能齐全，适用于一切制水业实现池底积泥处理工艺的全自动化。
文档编号E03F5/14GK2092570SQ91214178
公开日1992年1月8日 申请日期1991年2月11日 优先权日1991年2月11日
发明者曾庆明 申请人:重庆市大足县供水设备厂