专利名称：万用自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种对多种传感信号进行检测、控制、显示等的控制器。
背景技术：
现已有一些多功能自动控制器，并且已申请了专利，如《多功能自动控制器》(专利号90204428)，它采用以时基电路NE555为主体构成的双稳态触发器，双稳态触发器的控制输入端接水位信号探测器或光照度信号探测器。其存在以下问题它仍按传统方式，采用三根电极的传输方式，并且只设置了上下限水位，水位保持依赖J的触点，存在增加故障率因素。同时，对于并联、更换、变通其它用途如光、声、压力、温敏、湿敏、定时、延时等等传感器件，一是不能可靠的、简单的传输连接，二是不能显示被探测信号所处的工作状态。
二、只采用NE555双稳态触发器，其电路易受外脉冲电路干扰，或由于采用三根线而受到的干扰，使时基电路灵敏度降低、翻转不灵，无法有效控制，三、没有状态显示电路、告警电路，不利于直观监控。
《远距离信号采集器》(专利号93237516.2)，它主要包括信号变送器和信号转换器两部分，两部分间通过单芯电缆线连接。它存在以下问题1、只是一个信号采集器；2、探测信号不是直接传递，而是采用了繁复的V--f调制与解调的转换电路，易受干扰，成本高，调试、维护不便，通用性差；3、不能适配广泛的传感器件。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现状，旨在提供一种只用一根单芯屏蔽线，传输被检测信号至触发电路的输入端和比较电路的同相端，便可直接对水位等信号进行自动控制、功能转换、显示和报警的万用自动控制器。控制器抗干扰性强，可靠性高，应用范围广，通用性强。
本实用新型的目的的实现方式为，万用自动控制器，包括有交流电源控制电路、稳压电源电路、触发控制电路、功能变换电路、工作状态显示电路、工作状态检测电路和告警电路。
其中稳压电源电路AC220V市电经变压器By降压为16v，圆型桥式整流器QZ整流，电容C1、C3滤波，三端式稳压集成块IC1(L7812)稳压为DC12V直流工作电压，触发控制电路是由分别对J1和J2进行控制的IC2(NE555)、电阻R4、R12、R13、电容C10和IC3(NE555)、电阻R7、R14、R15、电容C11组成的二组双稳态型施密特触发器电路，IC2或IC3的2脚和6脚是触发信号电压的共同输入端，3脚是输出端，功能变换电路由IC2与IC3(NE555)、连接的轻触开关KH-1、二极管D3、电阻R4、R7、三极管BG4组成，工作状态显示电路由IC4(LM324)、IC5(LM324)组成，电阻R16-R20和电阻R23-R27分别为IC4、IC5反相输入端的电压比较分压电阻，每片运放集成电路的四个同相端并联后直接接入IC2、IC3触发器相应的触发输入端，电阻R28-R33和二极管D6-D17、发光二极管LED6-LED9和发光二极管LED10-LED13组成被检测电位或触发器的触发电平显示电路，发光二极管LED1、电阻R5、发光二极管LED2、电阻R10和发光二极管LED3、电阻R9、发光二极管LED4、电阻R11分别为IC2、IC3输出高低电平的指示电路，发光二极管LED5、电阻R8、轻触开关KH-2组成功能变换状态显示电路，工作状态检测输入变换电路由DW1、电阻R1、轻触开关KQ1、KQ2、传输线接插件CT1、CT2、QA、TA、电阻R34、R35、R36、传输线接插件CS1～CS4组成，CT1、CT2、QA、TA、CS1～CS4及R34、R35、R36设置在检测变换器RV中，告警电路由音乐片集成电路ICy、蜂鸣器FM、三极管BG2、电容C7-C9组成。
参照附图1、2，本实用新型由交流电源控制电路、稳压电源电路、触发控制电路、功能变换电路、工作状态显示电路、工作状态检测电路、告警电路等部分组成。各部分电路元器件在整机电路中的作用原理分述如下交流电源控制电路为了使安装、折卸、维修等方便快捷，运用中灵活多变，本实用新型将电源输入、输出的方式均设置为插入式。CZ0为总电源插座。CZ1、CZ2均为电源输出的负载插座，其电源获得分别受到J1和J2的控制。J1、J2(继电器)在控制电路的作用下，可工作于J1的吸合释放(通断)联动到J2的释放吸合(断通)以及互不影响，各按各的设置功能要求动作等两类工作方式。RL为电源输入总保险器。
触发控制电路本实用新型选用由二个时基电路IC2(NE555)、IC3(NE555)等元件为主组成的二组双稳态型施密特触发器电路分别对J1和J2进行控制的。IC2或IC3的2脚和6脚是触发信号电压的共同输入端，3脚是输出端。当输入端电压≤1/3VCC(置位电压)时，对应触发器的Q端输出高电位，J1或J2吸合，触点接通。至此，输入端电压保持其低电位或电压只要不超过2/3VCC(复位电压)和总复位端(IC2或IC3的4脚)保持高电位，则Q端保持其高电位稳态状况。若输入端电压≥2/3VCC(复位电压)时，对应触发器的3脚输出低电位，J1或J2释放，其触点断开。至此，只要保持其高电位或回降电压不低于置位电压，则保持其该种稳态状况。若将总复位端置入低电位(约0V)，则不论输入端处于何种电位，对应IC的输出端输出低电位。
功能变换电路本实用新型的功能变换电路实则是一组联动与分动的控制电路。当KH-1处于闭合状况，IC2的3脚输出高电位时，BG4导通，IC3的总复位端被钳制于低电位，不论输入端处于何种电位，输出都将保持低电位。也就是说，J1吸合、J2释放、J1释放，J2按独立运行方式工作。当KH-1处于关断状况时，二组施密特触发器电路互不干涉，各施其责。使本实用新型灵活方便。
工作状态显示电路 本实用新型采用了性能可靠，价格低廉的LM324(IC4、IC5)四运放集成电路，分别对IC2、IC3施密特触发器触发电位移动状态的位移进行监控。只需一根单芯屏蔽线即可。IC4、IC5设定为电压比较器工作状态，利用其输出电平的高低带动发光二极管显示亮暗，来反映被检测设施所处的工作状态。而且，此输出电平的高低也可作为自动监控的信号电平。图2中R16-R20和R23-R27分别为IC4、IC5二个四运放集成电路反相输入端的电压比较分压电阻，每片运放集成电路的四个同相端并联后直接接入IC2、IC3触发器相应的触发输入端。R28-R33和D6-D17等元件主要是为LED6-LED9和LED10-LED12的单限显示和降低整机功耗而设置。例如被检测电位或触发器的触发电平＞2/3VCC电压时，显示电路不是按顺序全部点亮，而是LED9或LED13点亮，LED6-LED12被依序锁定不亮。采用此电路，就消除了6只发光二极管同亮时的功耗。R28-R33及D6-D17等元件均可不设置。R21、R22为IC4、IC5显示电路发光二极管的限流电阻。C10-C13是为防止外部干扰所造成的误动作的旁路电容，C14、C15为对快速脉冲电平消颤电容。LED1、R5、LED2、R10和LED3、R9、LED4、R11等元件分别为IC2、IC3集成电路输出高低电平的指示电路，LED5、R8、KH-2等组成功能变换状态显示电路。
工作状态检测输入变换电路DW1、R1主要是为IC2与IC4和IC3与IC5能始终工作在正常的准确的匹配状态而设置，同时还能对触发电阻的最大输入阻抗起到相对的调整作用。KQ1、KQ2为轻触开关，设置在自控器上，在未接入其它检测输入电路时，既可作为空载试验开关，也可作为对交流输出负载的手动启动停止开关。RV(检测变换器)设置在需被检测的设施旁(如水箱旁)，QA、TA分别为机旁手动试验开启和停止的轻触按钮，CT1、CT2、CS1-CS4为传输线的接插件，R34-R36为检测电阻。采用本设计，使检测传导布设线路单一，设点任意，工作性能可靠，用途变化多端，调整容易，适配性能强、增设用途所需成本极低，能极其广泛地适配于水位、排灌、水压、油压、气压、行程、光敏、磁敏、温度、湿度、速度、定时、延时、报警等等传感器件，所需达到灵活检测并作相关自动控制的场合。
告警电路告警电路在设施设置到达极限时工作。为了降低整机静态功耗和综合成本，ICy所需的+3V直流电源采用了由BG1、R2、DW2、C5、C6等元件构成的射随器稳压电路。ICy的触发信号经C8、C9触发隔离电容从 和接点处取得。C7的作用主要是改善触发性能。其工作过程是IC4、IC6的上限比较器每输出高电平一次，则告警电路被触发一次，播放一首音乐后自动停止。
本实用新型只用一根单芯屏蔽线，传输被检测信号至触发电路的输入端和比较电路的同相端，便可直接对各种水况、行程开关状况、声光度、温度、湿度、水压、油压、气压、定时、延时等等进行自动控制、显示、告警。本实用新型电路配置简单，用途变换灵活，制作容易，成本低，抗干扰性强，可靠性高，安装、调试、拆卸、维护、转换用途简单、方便、快捷，应用范围广，通用性强。
图1——本实用新型电路框图图2——本实用新型电原理图图3——检测变换器RV电原理图图4——本实用新型只用一根单芯屏蔽传输线能在多处对一台或二台联动机电设施进行启动和停止控制连接电原理图图5——光敏电阻、光敏三报管、磁敏开关、温敏电阻、湿敏电阻、速度继电、声控、定时、延时、电接点湿度、气压、水压、油压等传感器连接电原理图图6——本实用新型用于定时、延时电容配置电原理图具体实施方式
下面举出本实用新型应用实施例例1双水位全自动控制、显示、告警。
工作环境状况水源不足但断续有水或很小的水量；要求从蓄水箱到供水箱实现自来水无人监管的全自动控制。
参照图2，设定CZ1控制蓄水的电磁阀，CZ2控制上水的单相泵电机，功能开关处于闭合状态(LED5亮)，传输线二端装上插头后分别插入自控器和机旁(水箱旁)RV传输变换器上的CT1和CT2插座上，水位设置I、II、III、IV档，相应的输入端电平分别为3.12V、4.72V、6.32V、7.92V)控制回路从稳压电路取得DC12V直流工作电压后，若二只水箱中的水位均低于I档．则IC2、IC3触发器输入端电位处于(R13/R12+R13)×DCl2V＜1/3DCl2V和(R14/R14+R15)×DCl2V＜1/3DCl2V＝2.59V＜4V的状态，IC2、IC3均满足触发电路被置位的第一条件，但由于联动电路对IC3的钳位作用，只能J1吸合，电磁阀得电，阀门开启，进入蓄水状态；J2释放，上水的泵电机停止工作，消除了上水泵机因缺水空转而烧毁的因素。当蓄水水位达到I档水位时，VT电压经水电阻(约3KΩ-15KΩ)、检测电阻R34-R36、QA、CT1、传输线到达自控器中IC2触发器和IC4电压比较器的共同输入端A点，其检测电压约为4.3V。此电压＜2/3DC12V(复位电平)和＞3.12V(下比较器反相输入端电平)，J1保持吸合状态，下限比较器输出高电位，LED6点亮，表示蓄水已达到I档水位。当水位到达II档、III档水位时，其工作原理与I档类似。
当水位到达IV档水位时，VT电压经水电阻、QA、CT1、传输线和R12与R13又重组分压比，其检测电压＞7.92V(上限比较器反相输入端电平)，满足电路翻转输出相应控制电平的条件。同时，上限比较器输出的高电平经D1、R3、BG3等元件将IC2的总复位端钳位于低电位，迫使IC2一定输出低电位，J1释放，停止蓄水，告警电路被触发，告知人们水已蓄满。同时，BG4因此无基极电流而消除了对IC3的钳位作用，IC3输出高电平，J2吸合，上水泵电机得电运转，开始从蓄水箱向上水箱注水，其停止过程与蓄水控制过程类似。此后，该电路按各只水箱水位上升下降状况周而复始，自动地控管着蓄水与上水的运行。
若只用于上水或灌溉自动控制，则只需将RV插入CT1或CT2，负载插入CZ1或CZ2即可。也就是说本实用新型能同时对二套上水或灌溉机电设施进行全自动控制。若用于对各种水况的排泄，则只需将RV插入CT1，负载插入CZ2，按下KH使KH-1处于闭合(联动状态)即可。如果负载功率＞1KW＜7.5KW或需三相交流电源，则只需将JWH-1A自控器中CZ1或CZ2的输出去控制一只CJ20-16A～40A的交流按触器即可。如果负载功率＞7.5KW～300KW，也可将本实用新型的CZ1或CZ2的输出去控制该类负载设施配套的起动箱、柜中的中间交流继电器。
例2光、声、温、湿、磁、压力、定时、延时等自动控制参照图5，光敏电阻GR、光敏三极管BG、温敏电阻NT、湿敏电阻SR、声敏开关SK、定延时电容C等元器件，插入本实用新型或RV检测变换器上的CT1或CT2插座上，便可实现相应的全自动控制。磁敏开关CM、速度继电器SJ、电接温度计JD-T、电接点气压表JD-Q、电接点水压表JD-S及电接点油压表JD-Y等元器件，直接应用于此电路中，将获得满意的自控效果。其自控原理是将VT(检测电压)经过变阻后或直接经CS4、QA、CT1或CT2输送到施密特触发器与电压比较器的共同输入端，而后对负载进行控制的。
例3只用一根单芯屏蔽线，便可在数百处对同一套或联动机电设施进行启动停止控制图4是接线电原理图。从图4可见，各控制点的RV(检测变换器)是串连布设的，VT(检测电压)经R36、R35、R34、RV1-n→RV1-1直接转输至A点。开机后待机时，A点电位按分压比计算＞4.5V＞ DC12V，IC2处于复位状态，其3脚(Q端)输出低电位，J1停止，CZ1无交流电源输出。当按下任一控制点RV上的QA时，A点电位立即降至2.59V＜ DC12V，IC2被置位，其Q端输出高电平，J1吸合，CZ1向负载供电并保持其稳态。当按下任一控制点RV上的TA时，VT+10V电压直接经某段QA传输至A点＞ DC12V(复位电压)，IC2电路被复位，IC2的Q端输出低电位，J1释放，CZ1断电。
例4定时、延时电容配置及其自控使用方法图6实质上是一个单稳态型定时电路。将装入一只电容C的插头插入CS4插座，即可作为定时开关，也当作延时开关，其充电时间常数理论值为td＝1.1·R13·C。接通电路电源，插入电容C瞬间，根据电容两端电压不能突变的固有特性，A点电位约等于VT电压+10＞ DC12V(复位电压)，IC2的Q端输出低电位。当电容C两端电压经充电回路达到一定程度后，即A点电位下降至＜ DC12V(置位电压)时，IC2的Q端输出高位，J1吸合，CZ1向负载供电，暂稳态结束。按一下TA，延时重新开始。参照图6的配置，在实用中若用于定时向负载输送电能，则只需将负载插头插入CZ1上。若用于延时关闭负载电源，只需按下KH开关，负载插入CZ2上即可。
权利要求1.万用自动控制器，其特征在于包括有交流电源控制电路、稳压电源电路、触发控制电路、功能变换电路、工作状态显示电路、工作状态检测电路和告警电路，其中稳压电源电路AC220V市电经变压器By降压为16v，圆型桥式整流器QZ整流，电容C1、C3滤波，三端式稳压集成块IC1(L7812)稳压为DC12V直流工作电压，触发控制电路是由分别对J1和J2进行控制的IC2(NE555)、电阻R4、R12、R13、电容C10和IC3(NE555)、电阻R7、R14、R15、电容C11组成的二组双稳态型施密特触发器电路，IC2或IC3的2脚和6脚是触发信号电压的共同输入端，3脚是输出端，功能变换电路由IC2与IC3(NE555)、连接的轻触开关KH-1、二极管D3、电阻R6、R7、三极管BG4组成，工作状态显示电路由IC4(LM324)、IC5(LM324)组成， 电阻R16-R20和电阻R23-R27分别为IC4、IC5反相输入端的电压比较分压电阻，每片运放集成电路的四个同相端并联后直接接入IC2、IC3触发器相应的触发输入端，电阻R28-R33和二极管D6-D17、发光二极管LED6-LED9和发光二极管LED10-LED15组成被检测电位或触发器的触发电平显示电路，发光二极管LED1、电阻R5、发光二极管LED2、电阻R10和发光二极管LED3、电阻R9、发光二极管LED4、电阻R11分别为IC2、IC3输出高低电平的指示电路，发光二极管LED5、电阻R8、轻触开关KH-2组成功能变换状态显示电路，工作状态检测输入变换电路由DW1、电阻R1、轻触开关KQ1、KQ2、传输线接插件CT1、CT2、QA、TA、电阻R34、R35、R36、传输线接插件CS1～CS4组成，CT1、CT2、QA、TA、CS1～CS4及R34、R35、R36设置在检测变换器RV中，告警电路由音乐片集成电路ICy、蜂鸣器FM、三极管BG2、电容C7-C9组成。
专利摘要万用自动控制器，是一种对多种传感信号进行检测、控制、显示等的控制器。它包括有交流电源控制、稳压电源、触发控制、功能变换、工作状态显示、工作状态检测、告警等电路。核心电路是由二片时基电路NE555组成的施密特触发电路和二片四运放电路LM324组成的电压比较器电路。本实用新型只用一根单芯屏蔽线传输被检测信号至触发电路的输入端和比较器电路的共同输入端，便可对各种水况、行程开关状况、声光度、温度、湿度、水压、油压、气压、定时、延时等等进行自动控制、显示、告警。本实用新型电路配置简单，用途变换灵活，制作容易，成本低，抗干扰性强，可靠性高，安装、调试、拆卸、维护、转换用途简单、方便、快捷，应用范围广，通用性强。
文档编号G05D27/02GK2557991SQ0227872
公开日2003年6月25日 申请日期2002年8月9日 优先权日2002年8月9日
发明者金名卓 申请人:金名卓