CN100514239C - 液面水位自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水池液面水位的控制系统。水泵(7)安装于水池(1)内底部位置，在水池内壁上安装高水位探头位于液面高水位平面(2)处，低水位探头位于位于液面低水位平面(4)处，参考点探头位于低于低水位平面的水池底部电位最低处，并各有一根信号传输线与水位自动控制器(11)相联。当液面水位达到最高或最低时，通过探头与水面接触，形成电回路，产生输出电位变化，使电路中启动继电器(15)或停止继电器(18)处于吸合或断开状态，从而自动开启或关闭水泵，进行排水或上水，实现自动控制水池液面水位。由于本系统不需要人工现场操作，所以改善了工作条件，降低了劳动强度，安全可靠。

Description

液面水位自动控制系统
一、技术领域
本发明涉及水池液面位置的控制方法。
二、背景技术
在工业生产或日常生活中，人们经常需要控制容器或水池液面的位置在规定范围内，不能过高或过低。当液面达到最高规定位置或低于最低规定位置时，就必须对液面水位进行控制。以排水为例，通常的方法是在容器或水池底部安装一水泵，当水位达到最高水位时，立即启动潜水泵进行排水，将水抽离容器或水池外，以及时降低水位。同时必须密切监视水位不能过低，因为水位过低，不及时关闭水泵，水泵继续工作，一方面浪费能源，另一方面因散热不良而极易造成损坏。这种控制方法，必须由操作人在现场进行开启或关闭水泵，所以工作时间长，劳动强度大，操作不方便，而且水位控制不准确，容易因操作疏忽而导致产生溢水事故。为了解决这一问题，采用液面水位自动控制系统，根据水位高低，实现自动开启或关闭水泵进行控制水位，安全可靠，操作简便，节省人力，改善了工作条件，降低了劳动强度。
三、发明内容
本发明的基本原理是在容器或水池中安装高、低水位探头，当液面水位达到最高或最低时，通过探头与水体电阻形成电回路，经过迟滞电压比较器，将水位的变化转变为电位的变化，控制电路中的继电器处于吸合或断开状态，从而达到自动开启或关闭水泵，自动控制液面水位的目的。
本发明是这样实现的：液面水位自动控制系统，由水池，水泵，抽水管组成，水泵安装于水池内底部位置，在水池内壁上分别安装有高水位探头，低水位探头和参考点探头，高水位探头位于液面高水位平面处，低水位探头位于水池中液面低水位平面处，参考点探头位于低于低水位平面的水池底部电位最低处，高水位探头，低水位探头和参考点探头分别有一根高水位信号传输线，低水位信号传输线和参考点传输线，与水位自动控制器相联，水位自动控制器由启动自动控制电路和停止自动控制电路组成，启动自动控制电路由启动电压比较器，启动控制晶体管，启动继电器，启动保护二极管和功能电阻组成，停止自动控制电路由停止电压比较器，停止控制晶体管，停止继电器，停止保护二极管和功能电阻组成。
由于液面水位自动控制系统不需要进行人工现场操作，所以实现了水池液面水位的自动控制，安全可靠，操作简便，改善了工作条件，降低了劳动强度。
四、附图说明
图1为液面水位自动控制系统示意图；图2为水位自动控制器电气原理图；图3为水泵自动开关电气控制原理图。
图中，1为水池，2为高水位平面，3为低水位探头，4为低水位平面，5为参考点探头，6为参考点传输线，7为水泵，8为高水位探头，9为抽水管，10为高水位信号传输线，11为水位自动控制器，12为低水位信号传输线，13为启动电压比较器，14为启动控制晶体管，15为启动继电器，16为启动保护二极管，17为停止电压比较器，18为停止控制晶体管，19为停止继电器，20为停止保护二极管，21为交流接触器三付主触点，22为交流接触器辅助触点，23为交流接触器线圈。
五、最佳实施方式
本发明的最佳实施方式由下列附图给出。
参见图1，2，3，液面水位自动排水控制系统，由水池1、水泵7、抽水管9组成，水泵7安装于水池1内壁的底部，在水池1内壁上安装有用不锈钢制成的一高水位探头8、一低水位探头3和一参考点探头5，高水位探头8位于液面高水位平面2处，低水位探头3位于水池1中液面低水位平面4处，参考点探头5位于低于低水位平面的水池底部电位最低处。高水位探头8、低水位探头3和参考点探头5分别有一根高水位信号传输线10、低水位信号传输线12、参考点传输线6与水位自动控制器11相联。水位自动控制器11由启动电压比较器13(A1)，停止电压比较器17(A2)，启动控制晶体管14(Q1)，停止控制晶体管18(Q2)，启动继电器15(KA1)，停止继电器19(KA2)和功能电阻组成。启动电压比较器13(A1)和停止电压比较器17(A2)的采用型号均为LM324四运算放大器，用了其中两个运算放大器，启动控制晶体管14(Q1)和停止控制晶体管18(Q2)的型号均为9013NPN型中功率三极晶体管，启动继电器15(KA1)和停止继电器19(KA2)的规格均采用线圈电压为12V的低压继电器，触点为一付常开和一付常闭，功能电阻均采用1/4W金属膜电阻，数值为R1(10K)，R2(24K)，R3(10K)，R4(10K)，R5(47K)，R6(1K)，R7(10K)，R8(10K)，R9(10K)，R10(24K)，R11(100K)，R12(1K)。启动电压比较器13(A1)和停止电压比较器17(A2)的工作电压均为+5V，启动继电器15(KA1)和停止继电器19(KA2)的工作电压均为+12V。由A1、Q1、KA1、R1、R2、R3、R4、R5、R6、D5构成启动自动控制电路。由A2、Q2、KA2、R7、R8、R9、R10、R11、R12、D6构成停止自动控制电路。在启动自动控制电路中，由分压电阻R1、R2组成的分压电路给启动电压比较器13(A1)的同相输入端提供基准电压，分压电阻R3、R4组成的分压电路给启动电压比较器13(A1)的反相输入端提供比较电压。当水位低于高水位时，高水位探头8与高水位平面2脱离，线路A点电位高于B点，启动电压比较器13(A1)输出低电平，启动控制晶体管14(Q1)截止，启动继电器15(KA1)处于释放状态，此时水泵7不工作。当水位上升达到高水位时，高水位探头8与水面接触，由于水体电阻很小，使线路A点电位下降，低于B点电位，启动电压比较器13(A1)输出高电平，通过限流电阻R6，启动控制晶体管14(Q1)饱和导通，启动继电器15(KA1)处于吸合状态，控制电路接通，此时水泵7启动排水，同时通过R5向启动电压比较器13(A1)的正向输入端提供正反馈电压。随着水位下降，高水位探头8脱离水面，水体电阻不起作用，线路A点电位恢复上升高于B点，A1输出低电平，Q1截止，KA1释放，KA1线圈在释放时产生的反向峰压由启动保护二极管16(D5)释放，此时由交流接触器辅助触点22(KM)组成自保电路，水泵7仍然工作。在停止自动控制电路中，由分压电阻R7、R8组成的分压电路给停止电压比较器17(A2)的反相输入端提供基准电压，分压电阻R9、R10组成的分压电路给停止电压比较器17(A2)的同相输入端提供比较电压。平时，低水位探头3浸没在水中，由于水体电阻很小，因此D点电位低于C点，停止电压比较器17(A2)输出低电平，停止控制晶体管18(Q2)截止，停止继电器19(KA2)处于释放状态，其常闭触点接通，对启动电路无影响。当水位下降至低于低水位探头3时，低水位探头3脱离水面，D点电位高于C点，此时停止电压比较器17(A2)输出高电平，通过限流电阻R12，停止控制晶体管18(Q2)饱和导通，停止继电器19(KA2)处于吸合状态，其常闭触点断开，切断交流接触器线圈23(KM)的控制电路，交流接触器三付主触点21(KM)断开，水泵7停止工作。同时通过R11向停止电压比较器17(A2)的正向输入端提供正反馈电压。当水位再次上升达到低水位探头3时，D点电位低于C点，停止电压比较器17(A2)输出低电平，停止控制晶体管18(Q2)截止，停止继电器19(KA2)释放，其常闭触点接通，为下一次排水作好准备，停止继电器19(KA2)线圈在断开时产生的反向峰压由停止保护二极管20(D6)释放。这样，启动控制电路和停止控制电路交替工作，就构成自动排水控制系统，使液面水位保持在正常位置。根据水质情况，高水位探头8、低水位探头3和参考点探头5，每2～3个月进行一次清理，以保证导电性能良好。如果水池1是金属容器，则参考点探头5可以省略，参考点直接接在容器上即可。如果将图3中的启动继电器15(KA1)和停止继电器19(KA2)触点对调，就可以构成液面水位自动上水控制系统(例如锅炉和高层建筑水箱的自动上水等)，即当水池中的水面低于最低水位时，水泵7就会自动启动工作，引水入池，直到设定高水位时，水泵7会自动停止工作。
由于本系统不需要人工现场操作，所以能实现对水池水位自动排水控制或者自动上水控制，改善了工作条件，降低了劳动强度，操作简便，安全可靠。

Claims (1)

1.一种液面水位自动控制系统，由水池(1)，水泵(7)，抽水管(9)组成，其特征在于水泵(7)安装于水池(1)内底部位置，在水池(1)内壁上分别安装有高水位探头(8)、低水位探头(3)和参考点探头(5)，高水位探头(8)位于液面高水位平面(2)处，低水位探头(3)位于水池(1)中液面低水位平面(4)处，参考点探头(5)位于低于低水位平面(4)的水池底部电位最低处，高水位探头(8)、低水位探头(3)和参考点探头(5)分别有一根高水位信号传输线(10)、低水位信号传输线(12)和参考点传输线(6)，与水位自动控制器(11)相联，水位自动控制器(11)由启动自动控制电路和停止自动控制电路组成，启动自动控制电路由启动电压比较器(13)，启动控制晶体管(14)，启动继电器(15)，启动保护二极管(16)和功能电阻组成，停止自动控制电路由停止电压比较器(17)，停止控制晶体管(18)，停止继电器(19)，停止保护二极管(20)和功能电阻组成。
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