三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器的制作方法

本发明属电器领域。

背景技术：

现有采用浮动磁铁引发干簧管触点闭合(或断开)来控制水位的技术，因干簧管触点能控制的电流容量较小，故而必须配有放大功率系统。而且不能显示水位高度。

其更大的缺点在于其缺乏通用性，其上、下水位差是固定的，不同高度的水箱必需选用不同规格的控制器。

也有采用电极式水位控制器或电极式水位显示仪的。但电极式水位控制器或电极式水位显示仪存在以下缺点：

1.它们均只有单一功能，需两者合用才能既显示水位又能控制水位。

2.电极式水位控制器或电极式水位显示仪的的电极探头均采用变压后的低电压电源供电。因此电路线损大探头所测得的信号传输距离短、且常常因为探头氧化而失灵。

3.电极式水位控制器需要三根信号传输线，电极式水位显示仪如水位显示探头数n个则需有(n+1)根信号传输线。若两者合用，则需要(n+4)根信号传输导线。线路按装繁琐且故障率高。

本发明三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器，采用高电压微电流信号传输线路及新颖供电方案仅用3根导线解决了上述技术的所有缺点。

技术实现要素：

本发明三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器的结构是：交流电源经三相整流桥(1)输出的直流负极依次串联有分压电阻(8)、继电器线圈(2)、保险絲(4)、接地二接管(5)的负极，接地二接管(5)的正极一路端点设置在水位上限点(a)处，另一路依次串联常闭按钮(12)、继电器常开触点(6)后其端点设置在水位下限点(b)处，稳压管(3)并联于继电器线圈(2)两端，用于稳定继电器线圈(2)输入电压并兼作续流管。

驱动水泵的电机(13)电源线分别接于继电器的转换触点(11)，继电器的常闭触点(7)联接转换开关(10)的输出端，转换开关(10)输入端联接供电电源。

三相整流桥(1)输出的正极依次串联有保险絲(14)、限流电阻(15)、分压电阻(19)、接地二极管(17)、水位电阻串联组(18)。直流电压表(16)并联于限流电阻(15)。水位电阻串联组(18)由多个电阻(r)串联组成。

需要水泵供水时，将转换开关(10)输出端接通继电器的常闭触点(7)，水泵电机(13)通电运转，水泵开始供水。

三相整流桥(1)接通交流电压u后其直流输出之负极与大地零电位间的电位差是交流电压的-0.675倍。容器内的水与大地是导通的，容器内的水等同大地零电位。

容器内的水经接地二极管(5)与三相整流桥(1)负极电压之间具有的电位差等于0.675u。该电位差使正极与容器内到达上限水位(a)处的水接触之接地二接管(5)的负极经依次串联的保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)，与整流桥(1)负极产生电流。继电器线圈(2)通电而动作，其常闭触点(7)断开，水泵电机(13)就断电，水泵电机(13)就停转，水泵停止供水。

水泵用于排除积水时，只要将转换开关(10)输出端转接继电器的常开触点(9)，水泵电机(13)不通电就不运转。

三相整流桥(1)接通交流电压u后其直流输出之负极与大地零电位间的电位差是交流电压的-0.675倍。容器内的水与大地是导通的，容器内的水等同大地零电位。

容器内的水通过接地二极管(5)与三相整流桥(1)的负极电压之间具有的电位差等于0.675u。该电压差使正极与容器内到达上限水位(a)处的水接触之接地二接管(5)的负极依次经保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)与整流桥(1)负极产生电流。继电器线圈(2)通电而动作，其常开触点(9)闭合，水泵电机(13)通电就运转排水。

当容器内水位低于下限点(b)时流经继电器常开触点(6)、常闭按钮(12)、接地二极管(5)、保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)、整流桥(1)负极的电流消失。继电器线圈(2)失电动作，其常开触点(9)断开，水泵电机(13)断电就停止排水。

继电器常开触点(6)在水位低于上限点(a)后仍能继续保持流经继电器线圈(2)的电流使继电器不释放。常闭按钮(12)用于手控水泵电机转、停。

三相整流桥正极对地电压交流电源电压u的+0.675倍。水位到达上限a点时经保险絲(14)、限流电阻(15)、分压电阻(19)、接地二极管(17)与水导通。此时流经限流电阻(15)的电流最大，其电压降也最大，故而直流电压表(16)的指针摆动幅度最大。在表盘上将该处标示为最高水位。水位下降到达下限b点时整流桥正极电路与水脱离而不导通，直流电压表(16)的指针归零。在表盘上将该处标为零水位。在最高水位与零水位之间，按水位电阻串联组(18)中各电阻与水导通时电压表指针所示处标出该电阻在水箱中之实际高度。则可从电压表指针所示读出水位实时高度。

本发明不仅省略了干簧管水位器采用的低压变压器，且因为其采用高阻值继电器线圈(2)，对地电流可以设定在小于20ma，低于家用漏电保护器动作电流30ma。并且采用20ma的保险絲(4)及(14)双重保险设计，所以更安全、更可靠。

本发明采用高电压微电流的方法取代采用变压器的低电压电源传递水位探测信号，其线路损耗更低而传递距离更远，尤其用于位处高层建筑顶层的水箱具有线损小和易于击穿探头水垢电阻的优点。本发明整流桥正、负极与容器内液体导通，适用于与大地绝缘容器内导电液体的液位显示及控制。

安全性分析：a：本发明所有外接电路均采用绝缘导线，仅有接触水箱内水之探头裸于水箱内的水中，而水箱内的水与大地导通是安全的零电位。

b：采用以下三重安全设计：1.本发明电路中设计最大电流为15ma并设置20ma保险絲。2.分压电阻采用20ma为最大功率电流的电阻，超过20ma的电流分压电阻就烧毁；3.采用高阻值限流电阻、高阻值继电器线圈。上述三条设计组成了对裸于水中的探头三重安全保护电路。

上述分析证实了本发明采用的高压微电流技术安全性。

本发明的整流桥(1)可分别采用单相整流桥、两相整流桥、三相整流桥等各种整流方式。

附图说明

图1：三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器供水时电原理图。

图2：三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器排水时电原理图。

图3：两相整流桥电路图。

图4：单相整流桥电路图。

图中：1、三相整流桥，2、继电器线圈，3、稳压管，4、保险絲，5、接地二极管，6继电器常开触点、7、继电器常闭触点，8、分压电阻，9、继电器常开触点，10、转换开关，11、继电器转换触点，12、常闭按钮，13、水泵电机14、保险絲，15、限流电阻，16、直流电压表，17、接地二极管，18、水位电阻串联组，19、分压电阻。

具体实施方式

图1是三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器供水电原理图。交流电源经三相整流桥(1)输出的直流负极依次串联有分压电阻(8)、继电器线圈(2)、保险絲(4)、接地二接管(5)的负极，接地二接管(5)的正极一路端点设置在水位上限点(a)处，接地二接管(5)的正极另一路串联常闭按钮(12)、继电器常开触点(6)后端点设置在水位下限点(b)处。稳压管(3)并联于继电器线圈(2)两端，用于稳定继电器线圈(2)输入电压兼作续流管。水泵电机(13)三根电源线分别接于继电器的三个转换触点(11)，继电器的三个常闭触点(7)联接转换开关(10)三个输出端，转换开关(10)三个输入端联接三相电源。水泵电机(13)通电运转就开始供水。

整流桥(1)接通交流电压u后其直流输出之负极与大地零电位间的电位差是交流电压的-0.675倍。容器内的水与大地是导通的，容器内的水等同大地零电位。

容器内的水通过外接二极管(5)与整流桥(1)负极电压之间具有的电位差等于0.675u。该电压差使正极与容器内上限水位(a)处的水接触之接地二接管(5)的负极经保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)，与整流桥(1)负极产生电流。继电器线圈(2)通电而动作，其常闭触点(7)断开，水泵电机(13)失电而停止供水。

当容器内水位低于下限点(b)时，流经继电器常开触点(6)、常闭按钮(12)、接地二极管(5)、保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)的电流消失，继电器失电释放，其常闭触点(7)闭合，水泵电机(13)通电而重新供水。

继电器常开触点(6)用于水位低于上限点(a)后仍有电流流经继电器线圈(2)而保持吸合。

整流桥正极对地电压交流电源电压u的+0.675倍。水位到达上限a点时，经保险絲(14)、限流电阻(15)、分压电阻(19)、接地二极管(17)与水导通。此时流经限流电阻(15)的电流最大，其电压降也最大，故而直流电压表(16)的指针摆动幅度最大。在表盘上将该处标示为最高水位。水位下降到达下限b点时整流桥正极电路与水脱离而不导通，直流电压表(16)的指针归零。在表盘上将该处标为零水位。在最高水位与零水位之间，按水位电阻串联组(18)中各电阻与水导通时电压表指针所示处标示出该电阻在水箱中之实际高度。则可从电压表指针所示读出水位实时高度。

图2是三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器排水电原理图。

本发明用于排除积水时，只要将转换开关(10)三个输出端转接继电器的三个常开触点(9)，水泵电机(13)未通电就不运转。

三相整流桥(1)接通交流电压u后其直流输出之负极与大地零电位间的电位差是交流电压的-0.675倍。容器内的水与大地是导通的，容器内的水等同大地零电位。

容器内的水通过接地二极管(5)与整流桥(1)负极电压之间具有的电位差等于0.675u。该电压差使正极与容器内到达上限水位(a)处的水接触之接地二接管(5)的负极经保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)，与整流桥(1)负极产生电流，继电器线圈(2)通电而继电器吸合，其常开触点(9)导通，水泵电机(13)通电而开始排水。

当容器内水位低于下限点(b)时依次流经继电器常开触点(6)、常闭按钮(12)、接地二极管(5)、保险絲(4)、继电器线圈(2)、分压电阻(8)、整流桥(1)负极的电流消失，继电器释放，其常开触点(9)断开，水泵电机(13)断电而停止排水。

继电器常开触点(6)用于水位低于上限点(a)后仍能继续保持流经的继电器线圈(2)电流而保证继电器维持吸合。常闭按钮(12)用于手控水泵电机转、停。

本发明的整流桥正、负极均与容器内液体导通，故而也适用于与大地绝缘容器内导电液体的液位显示及控制。

安全性分析：a：本发明所有外接电路均采用绝缘导线，仅有接触水箱水之信号探头裸于水箱内的水中，而水箱内的水与大地导通是安全的零电位。

b：采用以下三重安全设计：1.本发明电路中设计最大电流为15ma并设置20ma保险絲。2.分压电阻采用20ma为最大功率电流的电阻，超过20ma的电流分压电阻就烧毁；3.采用高阻值限流电阻、高阻值继电器线圈。上述三条设计组成了对裸于水中的探头三重安全保护电路。

上述分析证实了本发明采用的高压微电流技术安全性。

本发明也可采用图3所示的两相整流桥(1)负极经分压电阻(8)、继电器线圈(2)、保险絲(4)、接地二接管(5)与容器内零电位的水导通而使继电器动作。

本发明也可采用图4所示的单相整流桥(1)负极经分压电阻(8)、继电器线圈(2)、保险絲(4)、接地二极管(5)与容器内零电位的水导通而使继电器动作。

本发明采用高电压微电流的方法取代采用变压器的低电压电源传递水位探测信号，故而线路损耗更低而传递距离更远，尤其用于位处高层建筑顶层的水箱。本发明具有线损小和易于击穿探头水垢电阻防止了信号传输失灵故障的优点。

本发明的整流桥正、负极均与容器内液体导通，故而也适用于与大地绝缘容器内导电液体的液位显示及控制。

本发明具有通用性，不论水箱上、下水位高差多少，均可采用同一个三相水泵供、排水控制及电压型水位显示器。

本发明的整流桥(1)可以分别采用单相整流桥、两相整流桥、三相整流桥等各种整流方式。