专利名称：动力交互运转的液位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位控制装置，尤其涉及一种令两组泵交替运转以控制上、下水塔液位，并进一步监控侦测、动力组件工作状况的动力交互运转的液位控制装置。
背景技术：
根据有关法令规定，在一定层数以上的大楼必须在底层及顶层分设上、下水塔81、82(如图5所示)，其是将自来水引入下水塔82，再利用包括马达及泵的动力组A、B将自来水抽至顶层的上水塔81，以防止停水期间马达空转造成危险。
又由图5中可看出，上、下水塔81、82内分设有多段液位检测器83、84，当上水塔81中水位低于某一液位时，即由其中一液位检测器83所侦知，而启动其中一动力组A开始运转，将下水塔82内的储水抽至上水塔81补充，待下水塔82水位低于某一液位时，将由另一液位检测器84侦知，而令动力组A停止运转。
当下水塔82水位因进水而高于某一液位时，则将启动另一动力组B将水抽至上水塔81，直至上水塔81内水位高于一定液位时方令该动力组B停止运转。
由上述动作流程可明显看出，两动力组A、B是通过两液位检测器83、84侦测上、下水塔81、82的水位而作交替式运转，由于两动力组A、B是交替式而非持续性运转，故可降低其故障的几率，当其中一动力组出现故障时，可强迫启动另一动力组持续运转，以维持正常供水。
而前述控制装置虽可使两动力组交替运转，以降低其故障几率，但依然存在下列缺点
1.仅具备单纯的交替切换功能前述的控制装置是利用电磁开关配合液位检测器的侦测功能控制两动力组作交替式运转，但除该交替运转功能外，并不具备任何监控作用，一般动力设备容易出现的过载、漏电现象，虽可由电源端的过电流漏电断路器侦知，但其仅提供单纯的断电措施，一般用户对于其何时切断电源并不得而知，其可能必须等到无水可用时方能获悉前述的断电现象，对于用户而言显然十分不便。
又，除前述的过载、漏电现象外，「欠相」亦为马达经常出现的异常现象，一般交流马达是以三相电源驱动，当接线松动或断裂时，即出现欠相状况，在电源欠相的状态下，马达虽可勉强运转，但将造成马达的严重损耗，而现有控制装置对于此一现象亦无能为力。
再者，前述控制装置主要是利用液位检测器作为是否启动动力组的依据，然而液位检测器本身亦有发生故障可能，当液位检测器发生故障，将无法侦测水塔中的正确液位，势必影响正常供水功能，而现有控制装置对此现象亦缺乏解决之道。
2.紧急应变能力不佳如前揭所述，现有的交替运转控制装置在其中一动力组发生故障时，可以手动方式强迫启动另一动力组运转而维持正常供水。换言之，现有控制装置并不具备自动切换的功能，当两动力组其中之一发生故障时，其抽水供水系统即完全停摆，其必须利用人工手动方式强迫启动仍然正常的动力组，才能勉强维持正常运作，而此一状况仍必须在停止供水后才能被用户察觉，而此时已然造成不便。
由上述可知，现有动力交替运转控制装置仅具备单纯的交替切换功能，对于动力设备或检测组件可能出现的故障均无能为力，且其中一动力组出现故障时，现有控制装置亦无法自动切换另一动力组运转，故不论在实用性或安全性上均未尽理想，而有待进一步改进。
实用新型内容为了克服现有的动力交互运转的液位控制装置存在的上述缺点，本实用新型提供一种改进的动力交互运转的液位控制装置，其可控制两动力组交替运转以控制上、下水塔液位，且同步监控侦测、动力组件工作状况，在其中一动力组发生故障时，可自动切换由另一动力组持续运转，而达到完善的控制监测目的。本实用新型由微控电路控制两动力组作交替式运转，以控制上、下水塔的液位，当其中一动力组故障时，可通过微控电路的自动切换，强迫启动另一动力组运转以维持正常动作；当液位检测器故障或马达过载、欠相时，均可自动侦知而触动警报及警示灯。通过控制面板可直接揭示上、下水塔的液位高低及动力组是否过载、欠相等信息，以方便用户判断控制装置的工作状况及实际储水状况。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种动力交互运转的液位控制装置，其特征在于，包括一微控电路、两多段液位检测器、两动力组，其中微控电路包括一微处理器、一I/O单元、两电源开关电路、两欠相侦测电路、过载与漏电信号转换电路、一警报电路、一液位信号转换电路及一显示单元；所述微处理器是通过I/O单元及总线与前述各电路构成信号联机；微处理器的输入接脚连接一按键组，供使用者设定功能；该电源开关电路控制两动力组的马达电源；该两欠相侦测电路输入端分别连接至马达的三相电源，其输出端通过I/O单元与微处理器连接；该过载与漏电信号转换电路和马达电源端上所设过电流漏电断路器连接以获得过载及漏电信息；该液位信号转换电路各输入端分别与两液位检测器的各组金属探针连接，其输出端经I/O单元与微处理器连接。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中按键组包括两组ON、OFF键、手动键及三组自动键，其中两组ON、OFF键分别控制两动力组的运转，手动键是通过微控电路与两动力组连接，使该两动力组转换为手动控制，三组自动键则供设定两动力组为个别或交互启动。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中电源开关电路分别由两个三极管及一继电器组成，其中三极管基极是经I/O单元与微处理器连接，继电器则分别连接至两动力组的马达，以控制其电源启闭。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中两欠相侦测电路分别由五个三极管及一光耦合器组成，其中两欠相侦测电路的第一三极管基极上分设有一齐纳二极管，且分别并联三个二极管及三电阻，其中三电阻另端分别与两组马达三相电源分别连接。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中显示单元在多个三极管集电极上分设发光二极管，其中各三极管基极经I/O单元连接至微处理器。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中警报电路是在一三极管集电极与一蜂鸣器连接，三极管基极与微处理器连接。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中过载及漏电信号转换电路由三个光耦合器组成，该三个光耦合器输入端与过电流漏电断路器连接，其输出端则通过I/O单元连接至微处理器。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中液位信号转换电路是在多个三极管发射极上分设光耦合器，三极管基极与两液位检测器上的各组金属探针连接；各个光耦合器输出端经I/O单元与微处理器连接。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中按键组及显示单元与一控制面板连接，以分别设定功能及显示水位、液位检测器功能及马达的欠相、过载现象。
前述动力交互运转的液位控制装置，其中控制面板设于一控制箱的箱盖上，以方便于目测。
本实用新型具有下列各项优点1.全自动化控制如前所述，在常态下本实用新型是由两动力组交替运转，以降低马达的故障几率，但当其中一动力组依然发生故障时，则微控电路仍可自动切换由另一动力组持续运转，而不影响正常供水，同时将发出警报，通知用户前来处理。
2.安全性高本实用新型除在电源部分经由过电流漏电断路器侦知动力组是否出现过载或漏电流现象，同时还以一欠相侦测电路检测马达电源是否出现欠相状况，以确保马达在正常的电力供应下运转，防止其在欠相状态下勉强运转而受损。
3.便于检修本实用新型在控制箱上设一控制面板，凡是水位与工作状况均显示其上，当用户为警报声通知前来处理时，可迅速由控制面板上的灯号显示得知发生故障的机件，检修非常便利。
4.用途广泛本实用新型除可用于一般大楼用户的供水系统外，亦可用于污水处理及排水系统等方面，故应用范围十分广泛。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的构造示意图。
图2是本实用新型的详细电路图。
图3是本实用新型的控制面板示意图。
图4是本实用新型的实施例外观示意图。
图5是现有大楼水塔及抽水系统的示意图。
图中标号说明11上水塔 12下水塔13、14液位检测器 20微处理器131～135金属探针 21I/O单元141～144金属探针 27警报电路22、23电源开关电路28按键组24、25欠相侦测电路26过载暨漏电信号转换电路 40显示单元30液位信号转换电路50控制面板60控制箱 81上水塔83、84液位检测器 82下水塔具体实施方式
首先请参阅图1所示，为本实用新型的结构示意图，其包括有两组可交替运转的动力组A、B及两个分设于上、下水塔11、12的多段液位检测器13、14，该动力组A、B分别由泵A1、B1及马达A2、B2组成，该泵A1、B1分别以水管连接至上、下水塔11、12，当马达A2、B2运转时，泵A1、B1将分别自下水塔12中抽水送至上水塔11。
两多段液位检测器13、14分别用以侦测上、下水塔11、12的确实水位，作为动力组A、B运转与否的参考，在本实施例中，设于上水塔13中的液位检测器13具有五组长度递减的金属探针131～135，各组金属探针131～135将在上水塔11处于不同水位高度时与水接触并构成导通，以分别产生不同水位的侦测信号。
设于下水塔12中的液位检测器14具有四组长度递减的金属探针141～144，各组金属探针141～144在下水塔12处于不同水位高度时与水接触并构成导通，而分别产生不同水位的侦测信号。
再者，前述两动力组A、B是以交替方式运转，而两个液位检测器13、14侦测所得实际水位亦将通过适当的接口装置予以显示，关于两动力组A、B及液位检测器13、14达到的交互运转、水位显示等功能是通过一微控电路的工作完成，除前述功能外，该微控电路尚可提供其它如「动力组故障自动切换与警报功能」、「马达过载侦测警报功能」、「马达欠相侦测警报功能」及「特殊水位同步启动两动力组功能」等，以下针对该微控电路的详细电路及工作原理进一步说明如下请参阅图2所示，该微控电路包括一微处理器20、一I/O单元21、两电源开关电路22、23、两欠相侦测电路24、25、过载及漏电信号转换电路26、一警报电路27、一液位信号转换电路30及一显示单元40；其中该微处理器20通过I/O单元21及总线与前述各电路连接，以构成信号联机；微处理器20在输入接脚P1.0～P1.7连接一按键组28，该按键组28包括两个ON、OFF键、手动键及三个自动键，其中两个ON、OFF键分别控制两动力组A、B的运转与否。手动键通过微控电路令两动力组A、B转换为手动控制，三个自动键则分别设定动力组A自动启动、动力组B自动启动及动力组A、B自动启动功能。
该电源开关电路22、23用以控制两动力组A、B的马达A2、B2电源，其分别由两组三极管Q8、Q9，Q10、Q11及一继电器K1、K2组成，其中三极管Q8、Q10是以基极经I/O单元21与微处理器20连接，以便由微处理器20控制其导通与否，又，继电器K1、K2则分别连接至动力组A、B的马达A2、B2，以控制其电源启闭。
该两欠相侦测电路24、25分别由五个三极管Q17～Q21、Q13～Q16，Q22及一光耦合器U13、U14组成，其中
两欠相侦测电路24、25的第一三极管Q17、Q13基极分设有一齐纳二极管ZD1、ZD2，且分别并联三个二极管D7～D9、D4～D6及三电阻R91，R93，R95、R67，R69，R71，其中三电阻R91，R93，R95、R67，R69，R71另端通过接头JP2与两马达A2、B2的三相电源分别连接。当三相电源的其中一相或一相以上接线断裂或松动而欠相时，将分别由前述欠相侦测电路24、25所侦知，并回送信号至微处理器20，以便产生警报通知用户，而由技术人员前来检修。
该欠相侦测电路24、25的主要工作原理是其第一三极管Q17、Q13基极分别经三电阻R91，R93，R95、R67，R69，R71连接至三相电源上，如三相电源均未欠相，则在第一三极管Q17、Q13基极上产生的电位将高于齐纳二极管ZD1、ZD2的导通电压，因此，第一三极管Q17、Q13将导通，进而使末端的光耦合器U13、U14工作，而由光耦合器U13、U14经I/O单元21回送一信号至微处理器21。
当三相电源的其中一相发生欠相时，则在电源仅余两相的状态下，马达A2、B2虽可仍勉强运转，但会造成严重损耗，当此一现象发生时，与该欠相电源连接的电阻因无电流通过，造成第一三极管Q17、Q13基极电位下降而低于齐纳二极管ZD1、ZD2的导通电压，故第一三极管Q17、Q13截止，则末端的光耦合器U13、U14亦停止工作，此一信息遂立即被微处理器21侦知，并通过其中一电源开关电路22、23将电源发生欠相的马达关闭，并驱动警报电路27发出警报，通知用户前来检修。
在发生前述欠相现象时，微控电路即自动令电源欠相的动力组停止工作，即，两动力组A、B不再作交替运转，当上水塔11低于某一水位必须进水时，微控电路即直接驱动该组电源正常的动力组运转，而无须利用手动方式操作。
该警报电路27主要是在一三极管Q12集电极连接一蜂鸣器BZ1，三极管Q12基极连接至微处理器20，当微处理器20接收马达欠相、过载或漏电信息时，除关闭异常的动力组外，并在警报电路27的三极管Q12基极上产生高电位，以驱动蜂鸣器BZ1产生警报。
关于前述过载及漏电信息是由电源端上所设过电流漏电断路器取得，该过电流漏电断路器在马达发生过载或漏电时将自动断电，本实用新型则利用一过载与漏电信号转换电路26自该过电流漏电断路器取得该过载或漏电信息，并送至微处理器20。该过载及漏电信号转换电路26是由三个光耦合器U15～U17组成，该三个光耦合器U15～U17输入端是通过接头JP5连接至过电流漏电断路器(图中未示)，其输出端则通过I/O单元21连接至微处理器20。
再者，该液位信号转换电路30主要是在多个三极管Q1～Q7发射极上分设光耦合器U6～U12，其中三极管Q1～Q7基极通过接头JP8与两液位检测器13、14上的各组金属探针131～134、141～143连接(该两液位检测器13、14最低水位处的金属探针135、144是直接接地)，以取得其液位侦测信号。
又各光耦合器U6～U12输出端经I/O单元21与微处理器20连接。
利用前述液位检测器13、14及液位信号转换电路30可侦知上、下水塔11、12的不同水位，其水位状态可通过显示单元40显示。
该显示单元40是在多个三极管Q23～Q28、Q31～Q36集电极上分设发光二极管LED21～LED26、LED29～LED34，其中各三极管Q23～Q28、Q31～Q36基极经I/O单元21连接至微处理器20。
发光二极管LED21～LED26、LED29～LED34中部分组数用以显示上、下水塔11、12的水位状况，其它组数则用以显示工作状态。
显示单元40的发光二极管LED21～LED26、LED29～LED34与微处理器20上的按键组28共同设于一控制面板50上，该控制面板50如图3所示，其包括有上、下水塔11、12、分设于上、下水塔11、12中液位检测器13、14、两动力组A，B、按键组28及多个发光二极管等；其中在上、下水塔11、12的示意构造中分别以三个发光二极管显示其不同的水位状况，并由低而高依序定义为「缺水」、「满水」及「溢水」三种状态。
又按键组28是由两个ON、OFF键、一手动键、一动力组A自动控制键(自动A)、动力组B自动控制键(自动B)及一动力组A、B交替自动控制键(自动A+B)，而前述每一按键上方均设有发光二极管，当某一按键被按压而接通时，其上方的发光二极管将同时点亮，而显示其工作状态。
再者，控制面板50上分别以四个发光二极管显示两动力组A、B是否出现过载或欠相现象，一个发光二极管(SENSOR)显示两液位检测器13、14是否正常。
而前述控制面板50是设于一控制箱60的箱盖表面(如图4所示)，通过上述设计，控制面板50除以按键组28供使用者进行功能设定外，通过多组发光二极管的显示，可使水位状况、是否出现过载、欠相等现象，均可由控制面板50上一目了然。
仍请参阅图3所示，前述按键组28中，如「自动A」键被按下，即表示由动力组A作单组运转，按下「自动B」键时，表示由动力组B作单组运转，当按下「自动A+B」键时，则由动力组A、B作交替运转，在一般状态下，是以动力组A、B交替形式运转，其运转方式是由两液位检测器13、14配合前述微控电路所控制，以下针对其工作原理详细说明如下当上水塔11水位低于液位检测器13的金属探针133以下时，缺水灯亮，并同时通知微控电路启动其中一动力组A开始运转，将下水塔12内储水抽至上水塔11，当上水塔11水位达到金属探针132时，满水灯亮，并由微控电路令动力组A停止运转。
当上水塔11水位再度低于金属探针133，缺水灯亮，此时微控电路将交替启动另一动力组B运转，将下水塔12储水抽至上水塔11，待上水塔12高于金属探针132，即停止抽水。
前述动作是在正常状况下进行交互运转，当液位检测器13、14本身发生故障时，仍可通过微控电路侦知并产生警报。
如果上水塔11水位高于金属探针132，但金属探针132故障，则水位仍继续上升，当水位高于金属探针133，金属探针133与水接触的信息即送回微控电路，微控电路随即令动力组B停止运转，并使SENSOR及溢水灯亮，且由警报电路27产生警报，以告知用户。当用户前来，可由控制面板50的SENSOR及溢水灯亮得知上水塔11已至异常水位，遂可直接针对液位检测器13进行检修。
在下水塔12部分，当其水位低于液位检测器14的金属探针143以下时，缺水灯亮，显示缺水状态，遂令运转中的动力组停止，待水位上升至接触金属探针143，将切换由另一动力组运转，持续将水抽至上水塔11，如下水塔12进水量大增而使水位高于金属探针142时，此时微控电路将使两动力组A、B同时动作，以迅速将水抽至上水塔11。如下水塔12水位上升至与金属探针141接触时，则微控电路会使溢水灯亮，且同时产生警报通知用户前来检修。
由上述可知，本实用新型在一般正常状态下，是由两动力组A、B作交替运转，当其中一动力组临时发生故障时，微控电路将自动强迫启动另一动力组维持正常运作，但会同时启动警报，通知用户前来检修出现故障的动力组。
综上所述，本实用新型确实可获得如前所述的各项优点，其与现有的液位控制装置相比具有显著功效，具有新颖性、创造性、实用性，符合新型专利的要件，故依法提出申请。
权利要求1.一种动力交互运转的液位控制装置，其特征在于，包括一微控电路、两多段液位检测器、两动力组，其中微控电路包括一微处理器、一I/O单元、两电源开关电路、两欠相侦测电路、过载与漏电信号转换电路、一警报电路、一液位信号转换电路及一显示单元；所述微处理器是通过I/O单元及总线与前述各电路构成信号联机；微处理器的输入接脚连接一按键组；该电源开关电路控制两动力组的马达电源；该两欠相侦测电路输入端分别连接至马达的三相电源，其输出端通过I/O单元与微处理器连接；该过载与漏电信号转换电路和马达电源端上所设过电流漏电断路器连接；该液位信号转换电路各输入端分别与两液位检测器的各组金属探针连接，其输出端经I/O单元与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述按键组包括两组ON、OFF键、手动键及三组自动键，其中两组ON、OFF键分别控制两动力组的运转，手动键是通过微控电路与两动力组连接，使该两动力组转换为手动控制，三组自动键则供设定两动力组为个别或交互启动。
3.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述电源开关电路分别由两个三极管及一继电器组成，其中三极管基极是经I/O单元与微处理器连接，继电器则分别连接至两动力组的马达。
4.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述两欠相侦测电路分别由五个三极管及一光耦合器组成，其中两欠相侦测电路的第一三极管基极上分设有一齐纳二极管，且分别并联三个二极管及三电阻，其中三电阻另端分别与两组马达三相电源分别连接。
5.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述显示单元在多个三极管集电极上分设发光二极管，其中各三极管基极经I/O单元连接至微处理器。
6.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述警报电路是在一三极管集电极与一蜂鸣器连接，三极管基极与微处理器连接。
7.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述过载及漏电信号转换电路由三个光耦合器组成，该三个光耦合器输入端与过电流漏电断路器连接，其输出端则通过I/O单元连接至微处理器。
8.根据权利要求1所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述液位信号转换电路是在多个三极管发射极上分设光耦合器，三极管基极与两液位检测器上的各组金属探针连接；各个光耦合器输出端经I/O单元与微处理器连接。
9.根据权利要求1或2所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述按键组及显示单元与一控制面板连接。
10.根据权利要求9所述动力交互运转的液位控制装置，其特征在于所述控制面板设于一控制箱的箱盖上。
专利摘要一种动力交互运转的液位控制装置，其包括有两组分设于上、下水塔的多段液位检测器、两组分设于下水塔供抽水至上水塔的泵、一分别连接液位检测器及泵以控制其运转的微控电路；其中，微控电路包括有微处理器、过载侦测电路、马达欠相侦测电路及多组指示灯等。以前述装置除由微控电路控制两泵作交替式运转，以控制上、下水塔的液位外，当液位检测器故障或马达过载、欠相时，均可自动侦知而触动警报及警示灯。
文档编号G05D9/12GK2612973SQ03256460
公开日2004年4月21日 申请日期2003年4月23日 优先权日2003年4月23日
发明者葉乃嘉 申请人:黄建文