专利名称：水位探测器、水泵自动控制系统和水泵控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水位探测器，控制水泵开始/停止抽水的水泵自动控制系统，适 用于高层住房的水泵自动控制系统，以及手动和自动控制电路并行的水泵控制电路。
背景技术：
为解决住房高层自来水水压不足的问题，可在楼顶的天台设置上水池。水厂提供 的自来水被水泵(从下水池)抽到上水池，以便在高处形成较强的水压，供给高层用户。上 水池内置有水位探测器，水泵的启动开关由水位探测器控制。为了保证上水池随时有水供 给，当探测到水位低于预设的低水位线时，启动开关就导通，水泵就开始抽水；当探测到水 位高于预设的高水位线时，启动开关就断开，水泵就停止抽水。下水池内也可放置水位探测 器用于探测水位。 水位探测器也应用在农田水塘、隧道等含污泥较多的场合。
现有多种水位探测器 1. —对电极，其一极放在水底，另一极放在预定高度。当水位高于预定高度时，两 极以水作为导体接通；当水位低于预定高度时，两极自然断开。其缺陷是通电后水被电解产 生金属离子，对水造成污染；电线泡在水中也会对水造成污染；应用于农田、鱼塘、隧道时， 污泥会粘附电极表面，影响导通。 2.干簧管插入水中，管内的金属触点设在预定高度，管外套一浮磁铁。当水位到达 预定高度时，浮磁铁就靠近金属触点，使金属触点吸合。其缺陷是干簧管容易破裂，破裂后 金属触点浸入水中，产品失灵的同时也对水造成污染；其材料成本也比较高。应用于农田、 鱼塘、隧道时，大量污泥粘附在浮磁铁上，使浮磁铁难以上浮。 3.浮球通过连杆连在池壁，一条竖杆的下端接连杆中部。浮球随水位升降，随之升 降的竖杆的上端作为控制开关。为保证强度，连杆和竖杆均由金属制成，对水造成污染，且 泡在水中容易生锈。另外，由于机械动作频繁，零件磨损后会失灵；其材料成本也比较高。 再者，现有的各种水位探测器均要求金属跟水接触，无法在强腐蚀性的化工液体 池中应用。 现有楼房高层水池的水泵控制电路包括自动和手动两套并行的控制电路，当自动 控制电路发生故障时，可临时采用手动控制。目前各厂家生产的自动控制电路装在自动控 制箱内，其内部电路各不相同，一旦损坏，只能找生产厂家购买配件更换，如果厂家已倒闭 或停产相关配件，则整套水泵控制电路都要更换，造成浪费。
实用新型内容本实用新型旨在给出对水无污染、耐用、成本低廉、性能良好的水位探测器。 本实用新型给出水位探测器，包括空心管，空心管下端开口，上端设有当水位到达 开口时被触动的气动开关。 因为空心管为静态，无机械动作，气动开关和电线无需触水，所以 (1)对强度要求不高，用塑料管或胶管即可，也可采用其它成本低廉、耐腐蚀的材料，而无须采用金属材料，故既不会对水造成污染，也不会有生锈、腐蚀的问题。(2)不会磨损，经久耐用。
(3)无惧污泥粘附，性能良好。 进一步地，本实用新型为各种应用场合提供对水无污染、耐用、成本低廉、性能良 好的水泵自动控制系统。 为此本实用新型给出第一种水泵自动控制系统，包括自动控制电路，其特征是采
用本实用新型给出的水位探测器，所述的水位探测器的气动开关连接到自动控制电路。 因为采用了本实用新型给出的水位探测器，该水位探测器的气动开关连接到自动
控制电路，所以该水泵自动控制系统对水无污染、耐用、成本低廉、性能良好。 进一步地，本实用新型特别为高层住房提供对水无污染、耐用、成本低廉、性能良
好的水泵自动控制系统。 为此本实用新型给出第二种水泵自动控制系统，包括自动控制电路，采用两个本 实用新型给出的水位探测器放置在高层住房上水池，这两个水位探测器的空心管的下端开 口分别设在低、高水位线处，分别称为低水位探测器和高水位探测器，两个水位探测器的气 动开关连接到自动控制电路，使水泵在抽水/停止抽水的状态之间循环往复 1)水泵停止，水位处于低、高水位线之间； 2)随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就触动低水位探测器的 气动开关，水泵就开始抽水； 3)水位随即升回低水位线以上，就反向触动低水位探测器的气动开关； 4)水泵继续抽水， 一旦水位升至高于高水位线，就触动高水位探测器的气动开关，
水泵就停止抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以下，回到状态1)进入下一循环。 因为采用了本实用新型给出的水位探测器，所以该水泵自动控制系统对水无污 染、耐用、成本低廉、性能良好。因为采用两个所述的水位探测器分别探测高、低水位线，为 水泵开、关动作提供提供一个缓冲期，避免了采用单一水位线造成的当水位在水位线上下 频繁变动导致水泵频繁开关损坏水泵电机的不良后果。该水泵自动控制系统特别适用于高 层住房。 更进一步地，本实用新型特别为高层住房提供水泵控制电路，其在保留原手动控 制电路的基础上引入本实用新型水泵自动控制系统的自动控制电路，避免造成浪费，改造 成本较低。 为此本实用新型给出水泵控制电路，包括连接到水泵的手动控制电路和自动控制 电路，自动控制电路设有供电单元，其特征是手动控制电路与水泵之间串接有开关段；自动 控制电路连接到本实用新型给出的第二种水泵自动控制系统的气动开关，自动控制电路与 供电单元之间也串接有开关段；设有切换装置择一地接通其中一个上述串接的开关段。 本实用新型的水泵控制电路保留了原手动控制电路，避免了浪费，改造成本较低。
图1是水位探测器的安放位置示意图。 图2是气动开关连接电路图。[0032] 图3是把新的自动控制电路引入到原手动控制电路的原理框图。
具体实施方式
如图1 ，低水位探测器和高水位探测器放置在上水池内，它们各设有一条空心管， 其下端开口分别设在低、高水位线处，其上端分别设有气动开关K1、K2。在电路中气动开关 K1、K2连接到自动控制电路使水泵在抽水、停止抽水的状态之间循环往复 1)水泵停止，水位处于低、高水位线之间； 2)随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就触动气动开关K1，水 泵就开始抽水； 3)水位随即升回低水位线以上，就反向触动气动开关K1 ; 4)水泵继续抽水， 一旦水位升至高于高水位线，就触动气动开关K2，水泵就停止
抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以下，回到状态1)进入下一循环。 气动开关K1、 K2可连接电平检测电路，通过检测气动开关被触动时产生信号的上
升沿/下降沿得知水位变化的方向，采用可编程逻辑器件根据测出的水位变化控制水泵循
环动作。 也可通过成本较低的硬件方式实现上述循环，例如 气动开关K2采用自锁开关，气动开关Kl作为气动开关K2的自锁控制开关； 1)当水泵停止，水位处于低、高水位线之间时气动开关K2保持自锁； 2)随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就触动气动开关K1，解 除气动开关K2的自锁状态同时让水泵开始抽水； 3)水位随即升回低水位线以上，就反向触动气动开关K1，使气动开关K2进入待自 锁状态； 4)水泵继续抽水， 一旦水位升至高于高水位线，就触动气动开关K2进入自锁状态 同时让水泵停止抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以下，回到状态1)进入下
一循环。 用硬件方式实现该循环的其中一种自动控制电路如图2，气动开关K1、 K2串联接 水泵的启动开关，气动开关K2并联自锁支路成为自锁开关；当该串联电路断开时，水泵抽 水；当该串联电路接通时，水泵停止抽水 1)当水泵停止，水位处于低、高水位线之间时气动开关K2断开而自锁支路仍然闭 合，使自锁开关处于闭合状态； 2)随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就断开气动开关K1，使 自锁支路失电而断开则此时自锁开关完全断开，水泵就开始抽水； 3)水位随即升回低水位线以上，就重新闭合气动开关K1，使自锁开关进入待自锁 状态； 4)水泵继续抽水，一旦水位升至高于高水位线，就闭合气动开关K2，自锁支路随 即闭合进入自锁状态，水泵就停止抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以下，回 到状态1)进入下一循环。 连接到上述气动开关K1、K2的如图2的自动控制电路可以接入如图3的水泵控制 电路，自动控制电路设有供电单元，手动控制电路和自动控制电路连接到水泵，[0051] 将串接在手动控制电路与水泵之间的电线断开一段，成为一个串接的开关段； 在自动控制电路与供电单元之间串接一个开关段； 设置切换装置择一地接通其中 一个上述串接的开关段。 用上述方案引入新的自动控制电路之后，使用者就可以通过切换装置选择自动/ 手动模式控制水泵。当选择手动模式时，自动控制电路无需耗电。 下水池也可以放置上述水位探测器，但水泵动作需跟上水池相反当水位升至高 于高水位线时，水泵开始抽水；当水位降至低于低水位线时，水泵停止抽水。
权利要求水位探测器，其特征是，包括空心管，空心管下端开口，上端设有当水位到达开口时被触动的气动开关(K1、K2)。
2. 水泵自动控制系统，包括自动控制电路，其特征是采用如权利要求1所述的水位探 测器，所述的水位探测器的气动开关(K1、K2)连接到自动控制电路。
3. 水泵自动控制系统，包括自动控制电路，其水位探测器放置在高层住房上水池，其特 征是水位探测器采用两个权利要求1所述的水位探测器，这两个水位探测器的空心管的下 端开口分别设在低、高水位线处，分别称为低水位探测器和高水位探测器，两个水位探测器 的气动开关(K1、K2)连接到自动控制电路，从而使得水泵自动控制系统能够工作在如下状 态1) 当水泵停止时，水位处于低、高水位线之间；2) 随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就会触动低水位探测器的气 动开关(Kl)，使得水泵开始抽水；3) 水位随即升回低水位线以上，就会反向触动低水位探测器的气动开关(Kl);4) 当水泵继续抽水至一旦水位升至高于高水位线，就会触动高水位探测器的气动开关 (K2)，使得水泵停止抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以下，就会回到状态1) 进入下一循环。
4. 根据权利要求3所述的水泵自动控制系统，所述的高水位探测器的气动开关(K2)采 用自锁开关，所述的低水位探测器的气动开关(Kl)作为高水位探测器的气动开关(K2)的 自锁控制开关；使得所述的工作状态具体为1) 当水泵停止，水位处于低、高水位线之间时高水位探测器的气动开关(K2)保持自锁；2) 随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就会触动低水位探测器的气 动开关(Kl)，从而解除高水位探测器的气动开关(K2)的自锁状态同时使得水泵开始抽水；3) 水位随即升回低水位线以上，就会反向触动低水位探测器的气动开关(Kl)，使得高 水位探测器的气动开关(K2)进入待自锁状态；4) 当水泵继续抽水至一旦水位升至高于高水位线，就会触动高水位探测器的气动开 关(K2)进入自锁状态同时使得水泵停止抽水；随着水供给用户使用，水位降回高水位线以 下，就会回到状态1)进入下一循环。
5. 根据权利要求4所述的水泵自动控制系统，所述的两个气动开关(K1、K2)串联接水 泵的启动开关构成串联电路，使得当该串联电路断开时，水泵抽水；当该串联电路接通时， 水泵停止抽水；其中的高水位探测器的气动开关(K2)并联自锁支路成为自锁开关；使得所 述的工作状态具体为1) 当水泵停止，水位处于低、高水位线之间时高水位探测器的气动开关(K2)断开而自 锁支路仍然闭合，使自锁开关处于闭合状态；2) 随着水供给用户使用，水位继续下降至低于低水位线，就断开低水位探测器的气动 开关(Kl)，使自锁支路失电而断开则此时自锁开关完全断开，水泵就开始抽水；3) 水位随即升回低水位线以上，就重新闭合低水位探测器的气动开关(Kl)，使自锁开 关进入待自锁状态；4) 当水泵继续抽水至一旦水位升至高于高水位线，就会闭合高水位探测器的气动开关(K2)，自锁支路随即闭合进入自锁状态，水泵就会停止抽水；随着水供给用户使用，水位降 回高水位线以下，就会回到状态1)进入下一循环。
6.水泵控制电路，包括连接到水泵的手动控制电路和自动控制电路，自动控制电路设 有供电单元，其特征是手动控制电路与水泵之间串接有开关段；自动控制电路连接到权利 要求3所述水泵自动控制系统的气动开关(K1、K2)，自动控制电路与供电单元之间也串接有开关段；设有切换装置择一地接通其中一个上述串接的开关段。
专利摘要本专利给出对水无污染、耐用、成本低廉、性能良好的水位探测器，包括空心管，空心管下端开口，上端设有当水位到达开口时被触动的气动开关。本专利还给出利用该水位探测器控制水泵开始/停止抽水的水泵自动控制系统、适用于高层住房的利用该水位探测器的水泵自动控制系统以及连接到该水位探测器的水泵控制电路。
文档编号G05D9/12GK201517512SQ200820201719
公开日2010年6月30日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者张德基, 张珮明 申请人:张珮明;张德基