专利名称：智能水塔自控器的制作方法
技术领域：
本实用新型系水塔及蓄水池的自动控制设备。
水塔是人们生产生活中不可缺少的供水设施，由于其使用频繁，电源、水源等外部条件复杂，因而很费管理时间，很有必要进行自动控制和管理。目前，水塔的自动控制设备完全出于用户的自行设计和安装，其设备不外有三种方式①机械式根据浮力、杠杆原理控制闸刀开关；②电气式采用浮力继电器和交流接触器控制；③电子式采用晶体管电路等进行控制。由于设计人员并非专业研制，以及受各方面条件的限制，因此其控制设备均存在很多缺点，如成本高，制造复杂，装修不便，安全系数低，物理性能差，耗电过大，对电机设备不加保护或保护不完全等，不能实现无人管理。
本实用新型的目的在于提供一种智能化水塔自动控制器，使各种水塔蓄水池等供水设施自动化运行，节约电能，延长设备寿命，消除人工管理。
本实用新型的技术方案如下它由探针和控制器组成，控制器由逻辑电平检测电路、单稳态触发电路、双稳态触发电路、无触点开关及指示灯电路组成。三组探针分别安装在水塔的最高水位线，最低水位线和进水管口适当位置，检测水位和水流的情况。探针通过三条传输导线与逻辑电平检测电路相连，检测出逻辑电平。其中两路分别输送至双稳态触发电路的总复位端和复位端，第三路通过单稳态触发电路，将脉冲信号输送至双稳态电路的置位端，定时电路受第三路逻辑电平检测电路控制，亦向双稳态电路的置位端发出触发脉冲。双稳态触发电路通过无触点开关控制电机或电磁水阀的电源。指示灯电路指示控制器各种工作状态。当水塔随着灌水使水位升到最高水位线时，双稳态电路总复位。切断电机的电源停止灌水，当水位下降至最低水位线时，双稳态电路收到一个触发脉冲而置位，启动电机向水塔灌水。正常工作时，双稳态触发电路保持置位状态至总复位信号到来。当出现电源断、错相，欠压及水源已断，管道被堵塞或泄漏等异常情况时，双稳态电路的复位端得到复位逻辑电平而被复位，电机停转以避免被烧坏并节省电能。当水位降至最低水位以下而进入保护时，定时电路工作，间隔一定的时间后再将双稳态电路置位；实现水塔设施的全自动控制和保护。
本实用新型的双稳态电路使用时基电路NE555构成特殊的R-S触发器，逻辑电平检测电路使用与非门电路4011，单稳态触发电路使用4011构成的组合电路。
以下结合附图中的实施例详述本实用新型。
图1是本实用新型的原理方框图，反映了本实用新型的整体构造。
图2是本实用新型的电原理图。T0～T4是探测线接头，其中T0接大地，使水位或水流保持高电平，T1～T3通过传输导线分别与安装在水塔中的三组探针相接。Z1～Z4是电源线桩头，其中Z1、Z2接220V电网，Z3、Z4接单相潜水泵或者交流接触器的线圈、电磁水阀等其它负载。
图2中，IC1由YF1～YF4组成，IC2由YF5～YF6组成，YF1～YF8均为2输入端与非门，使用两块四组2输入端与非门电路CD4011，YF1～YF3和YF5的二个输入端并联作非门使用。YF1、YF2、YF5分别构成逻辑电平检测电路与T1～T3相连。IC3是时基集成电路NE555，在本实用新型中作R-S触发器，它有三个输入端，即总复位端MR，复位端R，置位端S和一个正逻辑输出端Q，其中R端1电平有效或用脉冲上升沿触发，MR和S端0电平有效或用脉冲下降沿触发。
由YF1、C1、R1、R2组成的检测电路，检测最高水位线。平常T1不与水接触，为0电平，YF1输出1电平，IC3维持原来状态(如IC3置位)。当T1与水相接触时，YF1输出0电平，IC3复位，水泵停止向水塔灌水。根据555电路的特性，MR优先于R和S，即当MR接0电平时R端和S端不起触发作用，因此能保证水满关机的高可靠性。
由YF2、C2、R6、R9组成的检测电路检测工作状态。电机正常运转时，水流由于惯性作用与T2相接触，致使YF2输出0电平，R端未被触发，IC3维持置位状态，当出现电网断相、错相、欠压或水源已断，水管堵塞或泄漏等情况时，水流惯性减少甚至不出水，T2恢复0电平，YF2输出高电平，IC3复位，从而对电机进行保护和节省空耗电。
YF5、C3、R16、R17组成的检测电路，检测最低水位线。YF6～YF8、R18、C7、D3等组成单稳态触发电路，暂稳时间由R18和C7决定，T3平时浸在水里，呈1电平，YF8输出1电平，D3反偏对IC3不起作用·当T3露出水面，YF8输出0电平，通过D3将IC3置位开机。暂稳时间过后YF6恢复输出1电平，整个过程相当于按一下按钮QD。当T3呈低电平而T2进入自动保护后，T3已失去作用，IC3无法再次置位，IC4定时电路开始工作，间隔t分钟后使YF6再次输出0电平·IC3置位，即可使电机进行重复开启。IC4为带振荡的14级串行二进制分频器，振荡频率由R22和C4决定，周期t＝2.2RC×214(秒)，在本电路中设计为1小时。IC4的12脚为清零端Cr，Cr高电平时IC4不工作，当Cr为低电平时IC4开始进入定时。
IC3置位后输出端Q经R14、BC2向继电器J供电，吸合JK使双向晶闸管BCR导通，于是负载得以工作，C8、R15可使继电器J的耗电节省。C12为降压电容，DW为稳压二极管，R26为触发电阻，使用本触发电路，可使双向晶闸管缓慢导通和关闭，对于接上感性负载的BCR起保护作用。
电路设置C1、R1和C3、R18是为了提高抗干扰能力，电路设置C2、RD3是作为延时保护时间，C2、R8的时间常数调整为稍大于启动电机到正常灌水的这段时间，视情况为10秒左右。
R5、R6、BG1等构成启动电路，当按下QD或由于D3箝位而使IC3置位时，BG1导通，D1对C2充电使IC3维持置位状态，同时D4及D5向指示灯电路YF4的控制端供电，使YF3、YF4等组成的振荡电路起振，发光二极管H2闪亮指示开机，H1闪亮指示水满，H3是电源指示。
变压器B及D7～D10向电路提供BV直流电源，T0～T3不带高压电，使用安全。
本实用新型适合其它导电液体进行自动液位控制。
综上所述，本实用新型作为水塔、蓄电池的自动控制设备，功能齐全、可靠性高、通用性强，可广泛用于机关、厂矿、学校、企事业单位及家庭的自建水塔、增压水塔、蓄水池等作自动控制和管理，能免除人工看管，节省电能和水资源，延长电机设备的使用寿命，是实现自动化供水的实用产品。
权利要求1.智能水塔自控器，其特征在于它由探针和控制器组成，控制器由逻辑电平检测电路、单稳态触发电路、双稳态触发电路、无触点开关及指示灯电路组成，三组探针分别安装在水塔的最高水位线，最低水位线和进水管口适当位置，检测水位和水流的情况，探针通过三条传输导线与逻辑电平检测电路相连，检测出逻辑电平，其中两路分别输送至双稳态触发电路的总复位端和复位端，第三路通过单稳态触发电路，将脉冲信号输送至双稳态电路的置位端，定时电路受第三路逻辑电平检测电路控制，亦向双稳态电路的置位端发出触发脉冲，双稳态触发电路通过无触点开关控制电机或电磁水阀的电源，指示灯电路指示控制器各种工作状态，当水塔随着灌水使水位升到最高水位线时，双稳态电路总复位，切断电机的电源停止灌水，当水位下降至最低水位线时，双稳态电路收到一个触发脉冲而置位，启动电机向水塔灌水，正常工作时，双稳态触发电路保持置位状态至总复位信号到来，当出现电源断、错相，欠压及水源已断，管道被堵塞或泄漏等异常情况时，双稳态电路的复位端得到复位逻辑电平而被复位，电机停转以避免被烧坏并节省电能，当水位降至最低水位以下而进入保护时，定时电路工作，间隔一定的时间后再将双稳态电路置位；实现水塔设施的全自动控制和保护。
2.根据权利要求1所述的智能水塔自控器，其特征在于本实用新型的双稳态电路使用时基电路NE555构成特殊的R-S触发器，逻辑电平检测电路使用与非门电路4011，单稳态触发电路使用4011构成的组合电路。
专利摘要本实用新型系水塔和蓄水池的自动控制设备。由探针、逻辑电平检测电路，定时电路，单稳态触发电路，双稳态触发电路，无触点开关及指示灯电路构成。能自动控制电机的运转或电磁水阀的启闭，节省电能和水资源，保护机电设备的安全，免除人工看管。具有功能齐全，可靠性高，造价低，安装简便等特点；广泛用于城乡单位和家庭的自建水塔、增压水塔、自来水蓄水池，也适用于其它导电液体进行自动液位控制。
文档编号E03B11/10GK2234972SQ9423078
公开日1996年9月11日 申请日期1994年11月18日 优先权日1994年11月18日
发明者彭楠 申请人:彭楠