专利名称：多功能智能水位控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子自动水位控制装置。
背景技术：
我国城乡有许多家庭和小企业采用塑料或不锈钢小型水塔作为压水井的储水装 置，加上一个小水泵构成简易自来水系统，可谓经济实用。地下水的一个突出特点是冬暖夏 凉，在寒冷的冬天和炎热的夏季能用上这样的水会觉得很舒服；当冬天的夜晚来临，人们用 水减少直至停止，满满一塔水经过长夜的寒风侵袭，早晨起来我们用到的只能是剌骨的冷 水了。这时人们也许会想，要能用上新鲜的恒温地下水该多好啊。而要充分利用这一优势
自然资源，必须要有一具特殊功能的水位控制器，能根据天气冷暖和用水量大小来灵活的 控制水塔中的水位和水泵的运行模式。而现有的自动水位控制器，不管是机械式的还是电 子式的，基本上只有一个模式，那就是抽水要满塔才停机的固定模式，很难满足这一要求。
发明内容为了达到既能自动控制水泵的启/停，又能很好地利用恒温的地下水为我们服务 的目的，就需要随时了解水塔中的水位，并能根据需要控制水塔中的蓄水量；本实用新型提 供的一种多功能智能水位控制器，能很好的解决这一问题。所采用的技术措施是 1 、在一个壁挂式长方形壳体内，装有主控电路板，开关电源和继电器板，壳体正面 上部为面板，面板左上部设有6只双色发光二极管LED1 LED6作水位指示灯，面板右下 部设有3只发光二极管LED7 LED9分别作抽水指示灯、电机故障指示灯、空抽指示灯，还 设有2只按键S5、 S6作手动开、停，壳体下部为接线盒，盒中设有用于调整空抽限定时间的 可调电阻RP1，设定抽水停止位的Sl，设定抽水启动位的S2，设定常量/少水量转换的开 关S3，设定内灌/外排转换的S4，接线盒中还设有弱电接线端子排XS6和强电接线端子排 XS7，水位探头通过接线盒中的端子排XS6的4 10端即GND、 Al A6与主控电路板输入 端连接，防空油探头通过端子排XS6的3、4端即Pl、 GND接到主控电路板，电机测温探头通 过端子排XS6的1、2端即Tl、 T2接到主控电路板，交流市电通过接线盒中的端子排XS7的 1、2端接开关电源板，水泵电机的接线通过接线盒中的端子排XS7的3、4端串接于继电器 Kl的常开触头和交流电源间，继电器的控制线圈接主控电路板的输出，水泵可在设定的模 式下自动抽水。 2、水位探头是安置在容器中的7个不锈钢电极，自下至上分别为GND、A1 A6，把 容器分成6个层次，防空抽探头Pl、 GND装于水泵出水管口处，电机测温探头用温控开关置 于水泵接线盒内靠铁芯处，出线头为T1、T2，各电极用电缆线连接至机壳接线盒内主控板的 接线端子XS6的相应接口。 3、主控电路板的水位处理显示电路，是把容器中各层次的水位状态用红、绿两种 颜色显现出来，同时也为控制电路提供信号电压，容器中的6个层次的电极分别经XS6的 4 10端接GND、 Al A6点，再通过缓冲电阻R7 R12分别接到6个反相器N1A、 N1B、
4N1C、 N2A、 N2B、 N2C的输入端1、3、5脚，其输出端2、4、6脚即Bl B6点分别接双色发光二 极管LED1 LED6的绿管脚G和作二次反相的6个反相器N1F、 N1E、 N1D、 N2F、 N2E、 N2D的 输入端13、11、9脚，其输出端12U0、8脚即Cl C6点分别接双色发光二极管LED1 LED6 的红管脚R，双色发光二极管LED1 LED6的公共脚K分别接限流电阻R13 R18的一端， R13 R18的另一端并联在一起接开关S7 —端，S7另一端接GND， S7用来控制水位显示灯 的开、关，还包括分别接于Al A6点与Vcc之间的为反相器输入端提供电压的上拉电阻 Rl R6，及为防雷电等冲击电压的分别接于A1 A6点与GND之间的瞬态电压抑制二极管 TVS1 TVS6， N1、N2为CD4069CM0S电路，TVS1 6用P6KE12A。 4、主控电路板的功能转换电路包括由作水位控制的停止位和启动位选择的6针 跳线组S1、S2、作常量/少水量模式转换的双刀双掷开关S3、作内灌/外排转换的4针跳线 组S4和反相器N3F构成，Sl、 S2的1 6脚分别接Bl B6点，Sl的动接点0脚接S3A-1 脚，S3A-3脚接Bl点，S3A-2脚接反相器N3F-13脚，N3F-12脚接S4-3脚，S3B-4脚接S2的 动接点0脚，S3B-6脚接Bl点，S3B-5脚接S4-2脚，转换后由S4-l脚送出启动信号电压，由 S4-4脚送出停止信号电压。 5、主控电路板的自动控制电路包括由反相器N3D、 N3E、二极管VD1、 VD2、电容C3、 电阻R20、R21构成的互锁电路，由电阻R22、R23、 二极管VD8、电容C4构成的单向延时电路， 由反相器N3C、电阻R24、 R25、三极管Vl、二极管VD10、继电器K1构成的驱动执行电路，由 电阻R26、R27、发光二极管LED7、三极管V2构成的抽水指示电路组成，R20-l脚接S4-l脚， R20-2脚接N3D-9脚、VD1正极，N3D-8脚接VD2负极、R22-1脚，R21-1脚接S4-4脚，R21-2 脚接N3E-11脚、VD2正极、C3 —端，C3另一端接GND，N3E-10脚接VD1负极，R22-2脚接VD8 正极、R23-l脚，R23-2脚接VD8负极、C4正端、R24-l脚，C4负端接GND， R24-2脚接N3C-5 脚，N3C-6脚接R25-l脚、R26-1脚，R25-2脚接Vl-b脚，Vl-c脚接GND，Vl-e脚接K1-2脚、 VD10正极，Kl-l脚接VD10负极、Vcc， R26-2脚接V2_b脚，V2_e脚接Vcc， V2_c脚接R27-l 展卩，R27-2脚接LED7正极，LED7负极接GND， N3为CD4069CM0S电路，VI、 V2为PNP三极管， Kl为控制电压12VDC的继电器。 6、主控电路板还设有手动控制电路，手动开按钮S5的一端接N3D-9脚，另一端接 GND，手动停按钮S6 —端接VD5、VD6负极，另一端接GND，VD5正极接N3E-11脚，VD6正极接 R24-l脚。 7、主控电路板还设有声音报警电路，包括由电阻R28、R29、三极管V6、蜂鸣器Y1构 成，R28-l脚接Vcc， R28-2脚接R29-l脚，R29-2脚接V6_b脚，V6_c脚接GND， V6_e脚接Yl 负端，Yl正端接Vcc， V6为PNP三极管。 8、主控电路板还设有防空抽保护电路，包括由设置在水泵出水口处的电极P1、 GND、三极管V3、V4、二极管VD3、VD4、VD7、VD9、电阻R19、 R30、 R31、 R32、 R33、可调电阻RP1、 电解电容C2、时基电路N4、发光二极管LED8、瞬态电压抑制二极管TVS7构成，Pl经电缆和 XS6-3端接TVS7 —端、R32-2脚、V4_b脚，V4_c脚接GND， V4_e脚接R33-2脚、VD4负极， TVS7另一端接GND， R32-l脚接Vcc， R33-1脚接Vcc， VD4正极接C2正端、VD3正极、N4-2、6 脚、R19-2脚，R19-1脚接RP1-1脚，RPl-2、3脚接Vcc，VD3负极接N3D-8展卩，N4-1脚接GND， N4-4、8脚接Vcc， N4-3脚接VD7负极、VD9负极、R30-l脚，R30-2脚接V3_b脚，V3_c脚接 LED8正极，LED8负极接GND，V3-e脚接R31-2脚，R31-1脚接Vcc，VD7正极接R24-l脚，VD9正极接R29-l展P， N4为NE555， V3、 V4为PNP三极管，TVS7为P6KE12A。 9、主控电路板还设有电机故障保护电路，包括由设置在水泵电机接线盒内靠铁芯 处的温控开关，常闭触头Tl、 T2、电阻R34、 R35、 R36、 R37、 R38、 R39、 R40、三极管V5、二极管 VD11、VD12、VD13、电容C7、反相器N3A、N3B、发光二极管LED9构成，T1经XS6-1端接R34-2 脚，R34-l脚接Vcc， T2经XS6-2端接R35-1脚，R35-2脚接R36-1脚、V5-b脚，V5-c脚、R36-2 脚接GND， V5-e脚接R37-2脚、R38-1脚，R37-l脚接Vcc， R38-2脚接VD11正极、N3A-1脚， N3A-2脚接R39-l脚、R40-1脚，R39-2脚接N3B-3脚、C7 —端，C7另一端接GND，N3B-4脚接 VD11负极、VD12负极、VD13负极，VD12正极接N3C-5脚，VD13正极接R29-l脚，R40-2脚接 LED9正极，LED9负极接GND。 10、采用开关稳压电源供电，适应范围宽(85 265VAC)，可直接用于110V或220V 交流电网中。 11、本控制器采用CMOS数字集成电路为主，功耗低，控制灵敏，稳定可靠，适用面广。
图l是控制器的方框图； 图2是控制器的外观图； 图3是水位探头接线示意图； 图4是控制器主电路图； 下面就结合附图来说明本实用新型的构成与工作原理 图1是本控制器的电路方框图，水位探头来的信号经水位检测电路处理后，驱动 水位显示电路显示水位状态；并输出信号到控制模式转换电路，设定的信号送到主控电路 处理后驱动执行机构抽水，并输出信号到工作状态显示电路；上水探头的信号送到空抽延 时保护电路，如有故障就拉停抽水并发出声、光报警信号；测温探头的信号送到电机超温 保护电路，如有故障就拉停抽水并发出声、光报警信号；开关电源把交流市电变成稳定的 +12V电压供给各部分电路。 在图2中，左边为侧视图，右边为正视图，上部分为控制器壳体面板，1 6为垂直 设置的6只双色发光二极管LED1 LED6作水位指示，从下至上分别对应Al-A6电极在水 塔中的位置；电极在水中LED发绿光，电极离水LED发红光；面板右下部有水平设置的3只 单色LED作工作状态指示；7为LED7，作抽水指示发绿光；8为LED9，作水泵电机故障指示发 红光；9为LED8，空抽指示发红光，10为S5"手动开"键，当水塔中水位未到启动位而需要启 动时可按该按键强制开机；11为S6"手动停"键，当水塔中水位未到停止位而需要停止时可 按该按键速停。 控制器的下部为模式设置与接线盒，盒中12为调节空抽限定时间的可调电阻 RP1 ;13为供水/排水转换跳线组S4，瑕機共4针分两排成正方形，下排为1 、2脚，上排为3、 4脚，用两只跳线帽连接，当控制器用于向水塔内供水时跳线帽水平插入，分别接通1、2脚 和3、4脚，当控制器用于将水池中水外排时跳线帽竖直插入分别接通1、3脚和2、4脚，14为 跳线组S2，是用来选择起控水位的，分6挡分别对应A1 A6电极，用一插帽来选择电极的 高电位信号；当所选位对应的电极脱离水面后，用于供水时为启 水泵抽水；用于排水时为停止抽水；15为跳线组Sl分6挡分别对应Al A6电极，用一插帽来选择电极的低电位 信号；当水塔中水位上升触及所选位对应的电极后，用于供水时为停止抽水；用于排水时 为启动水泵抽水；16为连接各路探头输入信号的弱电接线端子XS6 ;17为交流电源输入、控 制水泵输出的强电接线端子XS7。 18为"常规/少水量"模式转换开关S3， S3按进时为常 规模式，可用S1、S2的挡位实行多种组合，以适应不同的用水要求；S3按出时为少水量控制 模式，水塔中水位只能在A1电极上下变动；19为水位显示的开关S7，不需要时可以按停，以 节约电能； 机内还装有蜂鸣器，出现故障时除了有指示灯显示故障原因外，还能自动报警，提
请主人及时处理。 水位检测显示电路 图3是水位探头接线图，在容器中自下至上设置7个电极，最下面的电极为公共端 GND，以上依次为Al A6，接到接线端子XS8的2 8端，上水管内靠出水口旁安置两个电 极Pl和GND用作上水检测，用线接于XS8的1、2端。再通过电缆接到主电路板的接线端子 XS6的3 10端，Pl接3端，GND接4端，Al A6依次接5 10端。 图4是主电路图，反相器Nl、 N2的功能是水位检测、显示驱动，电阻Rl R6的1 脚接Vcc， Rl R6的2脚分别接到点Al A6，点Al A6还分别接到瞬态电压抑制二极管 TVS1 TVS6的一端，其另一端接GND，用以吸收雷电等冲击电压，保护CMOS电路。再经电 阻R7 R12缓冲，分别接到N1、N2的输入端N1A-1脚、N1B-3脚、N1C-5脚、N2A-1脚、N2B-3 脚、N2C-5脚，输出端N1A-2脚、N1B-4脚、N1C-6脚、N2A-2脚、N2B-4脚、N2C-6脚为反相后 的点Bl B6 ;分别接N1F-13展卩、N1E-11脚、N1D-9脚、N2F-13脚、N2E-11脚、N2D-9脚二次 反相输入端，输出端N1F-12脚、N1E-10脚、NlD-8脚、N2F-12脚、N2E-10脚、N2D-8脚为二次 反相后的点Cl C6 ;点Bl B6分别接双色发光二极管LED1 LED6的绿管脚G ;点Cl C6分别接双色发光二极管LED1 LED6的红管脚R，共阴脚K分别接限流电阻R13 R18 的一端，R13 R18的另一端并在一起接按键开关S7的一端，S7的另一端接GND。 Al A6 点分别接XS6-5 IO端，再用电缆与容器中的水位探头连接，GND为公共端，接XS6-4端。 当容器中无水时，Al A6点全为高电位，Bl B6点全为低电位，Cl C6点也全为高电 位，此时6只发光二极管全发红光；当水泵开始抽水，水位从底部逐渐升高触到A1电极时， 点Al变成低电位，点Bl变成高电位，点Cl变成低电位，LED1转发绿光；水位继续升高触到 A2电极时，点A2变成低电位，点B2变成高电位，点C2变成低电位，LED2转发绿光；如此直 至水满，LED全转发绿光。 控制模式转换电路 该电路由水位选择跳线组S1、S2、供水/排水选择跳线组S4和"常规/少水量"模 式转换开关S3、反相器N3F构成，跳线组Sl、 S2都为6挡，各挡分别与Bl B6点相接，得 到与电极反相的信号，S2选出的反相信号经S3B转换，再送到跳线组S4-2脚，供水时为启 动信号，接到S4-l脚；排水时为停止信号，接到S4-4脚。Sl选出的信号经S3A转换后送到 N3F反相，变成与电极同相的信号，再送到S4-3脚，供水时为启动信号，接到S4-1脚，排水 时为停止信号，接到S4-4脚.。S3是双刀双掷推推开关，按进时S3A-1、2脚通，S3B-4、5脚 通，它们分别接到Sl、 S2的动接点0脚，这样就能随意选择抽水的启动位和停止位了，但必 须遵循一条原则，那就是S2的选位不得高于S1的选位，这就是常规模式。S3按出时两个选择点都定在了 Bl即最低电极A1上，因启动，停止都在同一水位，所以只能靠延时停(将在 后面介绍)这段时间抽点水，使水位维持在A1电极上下，也就是少水量模式。 水位控制电路 在图4中，有一个由反相器N3D、N3E和二极管VD1、VD2、电容器C3、电阻R20、R21 构成的互锁电路；该电路的特性是每个反相器的输出端都用一个二极管反接于另一反相 器的输入端，当其中一个反相器的输入端先得到高电位信号，那么另一个反相器的输入端 就被钳位在低电位状态。这一特性很适合作水位控制器。我们把S4-1脚来的启动信号接到 R20-l脚，R20-2脚接N3D-9脚，N3D-8脚接VD2负极，VD2正极接N3E-11脚；S4_4脚来的停 止信号接到R21-l脚，R21-2脚接N3E-11脚，N3E-10脚接VD1负极，VD1正极接N3D-9脚； 在电路刚通电时，有时两个输入信号都为高电位信号(如供水用时，启动位的电极在水中， 停止位的电极已离水)，电路将处于不确定状态；在N3E-11与GND之间接一电容C3，C3的作 用就是使N3E-11脚一开机时先处于低电位，让N3D-9先得到高电位信号，VD2把N3E-11脚 钳位在低电位，电路处于停机状态。当水塔内水位下降，所选的启动位的电极脱离了水面， 处于高电位时，送到N3D-9脚的信号变成低电位，N3D-8脚变为高电位，VD2截止，对N3E-11 脚的钳位解除，N3E-11脚变成高电位，N3E-10脚为低电位，VD1导通，继而把N3D-9脚钳位 在低电位。N3D-8脚还接有R22-l脚，R22-2脚接VD8的正极，VD8的负极接R24-1脚，VD8 上还并联了 R23， R24-2脚接N3C-5脚，N3C-6脚接R25-l脚和R26-l脚，R25-2脚接PNP三 极管Vl-b脚，Vl-c脚接地，Vl-e脚接继电器线圈Kl-2脚，K1-1脚接Vcc，Kl上并有二极管 VDIO。 R26-2脚接PNP三极管V2-b脚，V2-e脚接Vcc，V2-c脚接R27-1脚，R27-2脚接发光 管LED7正极，LED7负极接地。这时因为N3D-8脚为高电位，该电位经R22、VD8对C4充电， 当C4上的电压高于反相器N3C-5脚的阀值电压时，N3C翻转，R24为N3C的保护电阻，这时， N3C-6脚为低电位，1、经R25使PNP三极管VI导通，继电器Kl得电吸合，水泵启动抽水。电 阻R22和电容C4的作用是延时，使得N3C的翻转时间比N3D要滞后一点，以便电路在一通 电就要启动抽水的情况下有一个缓冲时间。2、经R26使PNP三极管V2导通，经R27限流， 点亮发光二极管LED7。水泵抽水后水位逐渐升高，当水触到选定的停止位电极后，N3E-11 脚变成低电位，N3E-10脚为高电位，VD1截止，对N3D-9脚的钳位解除，电路翻转，N3D-8脚 变为低电位，这时因VD8截止，C4上的电荷只能通过R23、 R22向N3D-8脚放电，当C4上的 电压低于N3C-5脚的阀值电压时，反相器N3C翻转，水泵停抽，指示灯熄灭，这是种即时启 动，延时停机的单向延时控制模式，其作用是1、由于此控制电路特灵敏，所选定的电极只 要稍触一下水面，电路立即翻转，水泵停抽，所对应的LED只是闪一下绿光就又回复到发红 光；本延时停机电路能使停机延时约1分钟左右，使水塔中水面高出该电极一段距离再停， 这样，该LED就有一段发绿光的时间了，2、当S3按出选择少水量控制模式或虽然选择了常 规模式但S1、 S2的选位为同一电极时，如果没有延时停机电路，水泵将一启动就又停止，无 法正常工作。 手动控制电路 S5是手动起动的微动开关， 一端接N3D-9脚，另一端接地，按下S5使N3D-9脚电位 对地短路为低电位，强制启动抽水；S6为手动停止的微动开关，一端接VD5、 VD6的负极，另 一端接地，VD5接N3E-11脚，VD6的正极接R24-l脚；按下S6经VD5拉低N3E-11脚为低电 位，使互锁电路处于停机状态，另经VD6放掉C4上的电荷，立即停机。[0033] 声音报警电路 Yl是一种通电自发声的蜂鸣器，正端接Vcc，负端接PNP三极管V6-e脚，V6_c脚接 地，V6-b脚接电阻R29-2脚，R29-l脚接R28-2脚，R28-l脚接Vcc， R29-l脚还接到VD9正 极和VD13正极，当R29-l脚电位被VD9或VD13拉为低电位时，V6导通Yl得电发声报警。 空抽保护电路 在图4中，V4是用于上水信号检测的PNP三极管，V4-b脚接R32-2脚、TVS7 —端、 XS6-3端，并通过XS6-3端外接到上水管的出水口旁的探头P1，TVS7另一端接地，V4-c脚接 地，V4-e脚接R33-2脚、VD4负极，R32-1脚、R33-1脚接Vcc ;VD4正极接电解电容C2正端、 时基电路N4-2、6展P、 VD3正极、R19-2展P， R19-1脚接RP1-1展P， RP1-2、3脚接Vcc ;C2负端 接地，VD3负极接N3D-8脚，N4-l脚接地，N4_4、8脚接Vcc， N4-3脚接VD7负极、VD9负极、 R30-l脚，R30-2脚接PNP三极管V3-b脚，V3-e脚接R31-2脚，R31-1脚接Vcc， V3-c脚接 发光二极管LED8正极，LED8负极接地。这部分电路中，N4、RP1、R19、C2构成一个延时时间 可调的延时电路，在水位控制电路不启动时，N3D-8脚为低电位，经VD3把C2钳位在低电位， 当水位控制电路启动后，放开了对C2的钳位，Vcc经RP1、R19对C2充电，如V4检测不到上 水信号，充电将一直进行，当C2上的电压升高到N4-2、6脚的阀值电压时，电路翻转，N4-3 脚由高电位变成低电位，这时有3路起控1、经VD7拉低N3C-5脚电位，水泵停抽；2、经R30 驱动V3导通，LED8发光指示故障原因；3、经VD9使V6导通，Yl得电发声报警。如V4检测 到有上水信号，则V4导通，由VD4把C2钳位在低电位，充电结束，抽水正常进行。TVS7也是 用来吸收雷电等冲击电压，保护V4的。 电机保护电路 水泵在使用过程中，有时会出现过载、绕组开路、短路，轴承损坏等故障，导致水泵 电机烧坏。综合以上故障都有一个共同特点，那就是电机在烧坏前都要经历升温过程。据 此，本控制器采用检测电机温升的方法来启动保护电路。用一温控开关置于电机接线盒中 靠铁心的位置，Tl、 T2是温控开关的两个接头，通过XS6-1、2端接主控板，Tl接R34-2脚， R34-l脚接Vcc， T2接R35-l脚，R35-2脚接PNP三极管V5_b脚、V5_c脚接地，V5_e脚接 R37-2脚、R38-l脚，R37-l脚接Vcc， R38-2脚接反相器N3A-1脚、二极管VD11正极，N3A-2 脚接R39-l脚、R40-l脚，R39-2脚接N3B-3脚、C7 一端，C7另一端接地；N3B-4脚接VD11 负极、VD12负极、VD13负极，R40-2脚接发光二极管LED9正极，LED9负极接地，VD12正极 接N3C-5脚。这部分电路中，由反相器N3A、 N3B、二极管VDll、电阻R38、 R39、电容C7构成 自锁电路。温控开关采用常闭式的，正常情况下T1、T2接通，V5-b脚为高电位，V5截止， N3A-1脚通过R38得电呈高电位，N3A-2脚为低电位，N3B-3脚也为低电位，N3B-4脚为高电 位，电路不自锁，保护电路不动作。 一旦电机出故障，温度升高达起控值，温控开关动作，T1、 T2断开，或是由于机械或其它原因使温控开关的连接线断路，Tl、T2断开，V5-b脚变为低电 位，V5导通，V5-e脚变为低电位，使N3A-1脚也为低电位，N3A-2脚为高电位，N3B-3脚为高 电位、N3B-4脚为低电位，VD11导通，对N3A-1脚钳位，实现自锁。电路起控后1、经二极管 VD12钳位使N3C-5脚为低电位，N3C-6脚为高电位，VI截止水泵停抽，2、 N3A-2脚经R40降 压，点亮[超温]指示灯LED9， 3、经二极管VD13拉低R29-l脚电位，使V6导通，驱动蜂鸣器 发声报警。 电源电路本控制器电源采用开关稳压电源，适应电压范围宽，为交流85 265V，可直接用于110V或220V的交流电网中。开关电源输出+12V电压接主电路Vcc ;GND与主 电路地相接。
具体实施方式整个系统包括水位探头、水位显示电路、模式转换电路、主控制电路、工作状态显 示和手动操作电路、声音报警电路、空抽保护电路、电机故障保护电路、开关电源和继电器 控制电路、水泵。除各路探头和水泵外，全部零件都装在一扁平壳体中，壳体后面有两个挂 孔，可方便的挂装于墙体上。水位控制系统中，水位探头是很重要的组成部分，其电极制作 的好坏，直接关系到系统的稳定性。这里采用一种取材方便，制作简单，经久耐用的电极制 作方法；用16#医用不锈钢针头做电极，连线用1平方毫米的铜塑线，剥去比针管稍短的一 截绝缘，从大孔插入针管中，有一截绝缘在大孔中，正好灌入AB胶密封，用钢丝钳剪口分几 处夹一夹针管，用力要适当，使针管与铜线紧密相接，针尖处小孔也要用AB胶封牢。取一段 比水塔深度稍长的4分塑料水管，把做好的电极连线按顺序排好，用尼龙扎线绑在水管外 面，插入水塔中并固定好，接线从上方引出接到XS8-2 8端，最下端为GND接XS8-2端， 最上端为A6接XS8-8端。由于采用CMOS电路，电极中电流极小(微安级)，几乎不存在腐 蚀问题，只要密封得好用几年不成问题。XS8-1、2端用导线接到水塔进水管口的电极，电 极可用M3*10不锈钢螺丝，先在进水管口旁的塑料上水管水平段上方钻两个垂直向下的C 2. 5mm的孔，孔距20 30mm，用M3丝攻攻好丝，然后把导线绕在螺丝上旋入孔中，作为上水 探测电极Pl。 XS8通过一根8芯网线接到主板对外设的连接端子XS6的3 10端，XS8-1 端接XS6-3端，XS8-8端接XS6-10端，其余顺推。XS6_1、2端用双芯线接热敏开关，该开关 置于水泵电机接线盒中的孔内靠铁心固定好。如不需要电机保护必须用导线短接XS61、2 端两接点，否则要产生误动作。瑕機组Sl有6针跳线，从左至右分别对应Al A6电极，用 插帽接通其中一针，作为满水的起控位，控制器用作水塔上水时为停止位；用作水池排水时 为启动位。跳线组S2也有6个挡位，从左至右分别对应A1 A6电极，用插帽连接其中一 挡作为无水的起控位，当控制器用作水塔上水时为启动位，用作水池排水时为停止位；在设 置时须注意，S2选位不能高于Sl， S3是模式转换开关，按进时为[常规]模式，可利用Sl、 S2选择启动水位和停止水位，按出时为[少水量]模式，在这种模式下S1、S2都接在A1电 极上，容器中只能保持少量的水。这一模式在冬天很有用，白天我们采用[常规]模式控 制水塔中水位，Sl、 S2按平时需要设定好，而当寒夜到来之前，用水量减少了 ，按出S3，转为 [少水量]模式，使水塔中只维持少量的水过夜，待次日早晨用水量增大时按进S3又能回 到[常规]模式，这样我们就能常用到暖和的地下水了。跳线组S4是作内供/外排功能转 换的一组跳线，共4针分两排成正方形，上排为3、4脚，下排为1、2脚，当向水塔内供水时两 跳线帽应水平插入，接通1、2脚和3、4脚；当要将容器内的水外排时跳线帽应竖直插入，接 通1、3脚和2、4脚。S7是水位显示开关，按进时开启水位显示，按出时为关闭水位显示，以 节约用电，可调电阻RP1用来调节水泵的空抽限定时间，顺时针旋转为增长时间，反之为縮 短时间，一般在0.5 3分钟之间视具体情况自行调定，控制器还设有[手动开]和[手动 停]两个辅助操作键，当容器中水位未到起控位需要启动时可按面板上的[手动开]按键 随时启动；当水泵运行中未到停止位需要停止时可按面板上的[手动停]按键或断开空气 开关，XS7是强电接线端子，XS7-1端接市电零线，XS7-2端通过空气开关接市电火线，空气
10开关最好是带漏电保护的；XS7-3、4端接单相水泵电机，当用于110V电网中时，水泵电机功 率不得大于1. 2KW ;用于220V电网中时，水泵电机功率不得大于2. 4KW，当所配用的单相水 泵电机功率大于控制器的允许值或采用三相电机的水泵时，需加装接触器，其线圈电压应 按市电选配。
权利要求一种多功能智能水位控制器，其特征在于在一个壁挂式长方形壳体内，装有主控电路板，开关电源和继电器板，壳体正面上部为面板，面板左上部设有6只双色发光二极管LED1～LED6作水位指示灯，面板右下部设有3只发光二极管LED7～LED9分别作抽水指示灯、电机故障指示灯、空抽指示灯，还设有2只按键S5、S6作手动开、停，壳体下部为接线盒，盒中设有用于调整空抽限定时间的可调电阻RP1，设定抽水停止位的S1，设定抽水启动位的S2，设定常量/少水量转换的开关S3，设定内灌/外排转换的S4，接线盒中还设有弱电接线端子排XS6和强电接线端子排XS7，水位探头通过接线盒中的端子排XS6的4～10端即GND、A1～A6与主控电路板输入端连接，防空抽探头通过端子排XS6的3、4端即P1、GND接到主控电路板，电机测温探头通过端子排XS6的1、2端即T1、T2接到主控电路板，交流市电通过接线盒中的端子排XS7的1、2端接开关电源板，水泵电机的接线通过接线盒中的端子排XS7的3、4端串接于继电器K1的常开触头和交流电源间，继电器的控制线圈接主控电路板的输出，水泵可在设定的模式下自动抽水。
2. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于所述水位探头是安置 在容器中的7个不锈钢电极，自下至上分别为GND、 Al A6，把容器分成6个层次，防空抽 探头P1、GND装于水泵出水管口处，电机测温探头用温控开关置于水泵接线盒内靠铁芯处， 出线头为T1 、T2，各电极用电缆线连接至机壳接线盒内主控板的接线端子XS6的相应接口 。
3. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板的水位处 理显示电路，是把容器中各层次的水位状态用红、绿两种颜色显现出来，同时也为控制电路 提供信号电压，容器中的6个层次的电极分别经XS6的4 10端接GND、A1 A6点，再通过 缓冲电阻R7 R12分别接到6个反相器N1A、 N1B、 N1C、 N2A、 N2B、 N2C的输入端1、3、5展卩， 其输出端2、4、6脚即Bl B6点分别接双色发光二极管LED1 LED6的绿管脚G和作二 次反相的6个反相器N1F、N1E、N1D、N2F、N2E、N2D的输入端13、 11 、9脚，其输出端12、10、8 脚即Cl C6点分别接双色发光二极管LED1 LED6的红管脚R，双色发光二极管LED1 LED6的公共脚K分别接限流电阻R13 R18的一端，R13 R18的另一端并联在一起接开 关S7 —端，S7另一端接GND， S7用来控制水位显示灯的开、关，还包括分别接于Al A6点 与Vcc之间的为反相器输入端提供电压的上拉电阻Rl R6，及为防雷电等冲击电压的分别 接于Al A6点与GND之间的瞬态电压抑制二极管TVS1 TVS6， Nl、 N2为CD4069CM0S电 路，TVS1 6用P6KE12A。
4. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板的功能转 换电路包括由作水位控制的停止位和启动位选择的6针跳线组Sl、 S2、作常量/少水量模 式转换的双刀双掷开关S3、作内灌/外排转换的4针跳线组S4和反相器N3F构成，Sl、 S2 的1 6脚分别接Bl B6点，Sl的动接点0脚接S3A-1展卩，S3A-3脚接Bl点，S3A-2脚接 反相器N3F-13脚，N3F-12脚接S4-3脚，S3B-4脚接S2的动接点0脚，S3B-6脚接Bl点， S3B-5脚接S4-2脚，转换后由S4-l脚送出启动信号电压，由S4-4脚送出停止信号电压。
5. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板的自动控 制电路包括由反相器N3D、N3E、二极管VD1 、VD2、电容C3、电阻R20、R21构成的互锁电路，由 电阻R22、 R23、二极管VD8、电容C4构成的单向延时电路，由反相器N3C、电阻R24、 R25、三 极管Vl、二极管VD10、继电器Kl构成的驱动执行电路，由电阻R26、 R27、发光二极管LED7、 三极管V2构成的抽水指示电路组成，R20-l脚接S4-l脚，R20-2脚接N3D-9脚、VD1正极，N3D-8脚接VD2负极、R22-1脚，R21-l脚接S4-4脚，R21-2脚接N3E-11脚、VD2正极、C3 — 端，C3另一端接GND，N3E-10脚接VD1负极，R22-2脚接VD8正极、R23-1脚，R23-2脚接VD8 负极、C4正端、R24-l脚，C4负端接GND， R24-2脚接N3C-5脚，N3C-6脚接R25-l脚、R26-l 脚，R25-2脚接Vl-b脚，Vl-c脚接GND，Vl-e脚接Kl-2脚、VD10正极，K1-1脚接VD10负极、 Vcc， R26-2脚接V2-b脚，V2-e脚接Vcc， V2-c脚接R27-1脚，R27-2脚接LED7正极，LED7 负极接GND， N3为CD4069CM0S电路，V1、V2为PNP三极管，Kl为控制电压12VDC的继电器。
6. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板还设有手 动控制电路，手动开按钮S5的一端接N3D-9脚，另一端接GND，手动停按钮S6 —端接VD5、 VD6负极，另一端接GND， VD5正极接N3E-11脚，VD6正极接R24-l脚。
7. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板还设有声 音报警电路，包括由电阻R28、R29、三极管V6、蜂鸣器Y1构成，R28-1脚接Vcc， R28-2脚接 R29-l脚，R29-2脚接V6_b脚，V6_c脚接GND， V6_e脚接Yl负端，Yl正端接Vcc， V6为PNP 三极管。
8. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板还设有防空抽保护电路，包括由设置在水泵出水口处的电极P1 、GND、三极管V3 、 V4、 二极管VD3 、 VD4、 VD7、 VD9、电阻R19、 R30、 R31、 R32、 R33、可调电阻RP1、电解电容C2、时基电路N4、发光二 极管LED8、瞬态电压抑制二极管TVS7构成，Pl经电缆和XS6-3端接TVS7 —端、R32-2脚、 V4-b脚，V4-c脚接GND，V4-e脚接R33-2脚、VD4负极，TVS7另一端接GND，R32-1脚接Vcc， R33-l脚接Vcc， VD4正极接C2正端、VD3正极、N4-2、6脚、R19-2脚，R19-1脚接RP1-1展卩， RPl-2、3脚接Vcc， VD3负极接N3D-8脚，N4-1脚接GND， N4_4、8脚接Vcc， N4-3脚接VD7负 极、VD9负极、R30-1脚，R30-2脚接V3_b脚，V3-c脚接LED8正极，LED8负极接GND，V3-e脚 接R31-2脚，R31-l脚接Vcc， VD7正极接R24-l脚，VD9正极接R29-l脚，N4为NE555， V3、 V4为PNP三极管，TVS7为P6KE12A。
9. 根据权利要求1所述的多功能智能水位控制器，其特征在于主控电路板还设有电 机故障保护电路，包括由设置在水泵电机接线盒内紧靠铁芯处的温控开关的常闭触头T1、 T2、电阻R34、 R35、 R36、 R37、 R38、 R39、 R40、三极管V5、二极管VDll、 VD12、 VD13、电容C7、 反相器N3A、 N3B、发光二极管LED9构成，Tl经XS6-1端接R34-2脚，R34-1脚接Vcc， T2经 XS6-2端接R35-l脚，R35-2脚接R36-1脚、V5-b脚，V5-c脚、R36-2脚接GND， V5-e脚接 R37-2脚、R38-1脚，R37-1脚接Vcc，R38-2脚接VD11正极、N3A-1脚，N3A-2脚接R39-1脚、 R40-l脚，R39-2脚接N3B-3脚、C7 —端，C7另一端接GND， N3B-4脚接VD11负极、VD12负 极、VD13负极，VD12正极接N3C-5脚，VD13正极接R29-1脚，R40-2脚接LED9正极，LED9负 极接GND，V5为PNP三极管。
专利摘要本实用新型提供了一种多功能智能水位控制器。其特点是1.在水塔中不同层次设置了包括接地端在内的7个电极，作为水位控制、显示的信号采样点，并用6只双色LED对应各电极直观地显示水塔中水位的高度；2.采用跳线与转换开关相结合能随意变换抽水的控制模式，以适应不同的用水需求；3.设有防空抽限时保护，防止水泵长时间干抽损坏；4.设有水泵电机故障保护电路，延长水泵使用寿命；5.出故障时除有指示灯显示故障原因外，还配有声音报警以提请主人注意，及时处理；6.采用CMOS数字集成电路为主，功耗低，控制灵敏，稳定可靠；除探头电极和水泵外，全部配件都装在一壳体中，挂装于墙壁上，安装简便，适用面广。
文档编号G05D9/12GK201444260SQ20082019928
公开日2010年4月28日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者王刚 申请人:王