專利名稱：內(nèi)置電容式水位控制器的潛水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泵技術(shù)，具體是一種內(nèi)置電容式水位控制器的潛水泵，它根據(jù)檢測(cè) 的水位高低來控制潛水泵啟停，有缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)等功能，使?jié)撍檬褂脡勖瓦\(yùn)行安全性提尚。
背景技術(shù)：
目前，波麗(P0LY)噴泉、池塘之戶外噴泉及魚缸水族箱等使用的潛水泵，對(duì)于功 率比較大的水泵因安規(guī)之需要，常常在泵體內(nèi)加一個(gè)溫控開關(guān)來實(shí)現(xiàn)斷電，但因外圍環(huán)境 溫度溫差太大，會(huì)導(dǎo)致誤動(dòng)作，不能準(zhǔn)確的在缺水時(shí)實(shí)時(shí)斷電保護(hù)。對(duì)于小水泵安規(guī)還沒有強(qiáng)制要求，因其體積小，裝設(shè)溫控開關(guān)難度大。而小水泵大 多是在戶內(nèi)及桌上型噴泉內(nèi)使用，當(dāng)噴泉缺水時(shí)泵馬達(dá)仍然繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)容易導(dǎo) 致火災(zāi)發(fā)生。有的產(chǎn)品采用電極感應(yīng)方式來實(shí)現(xiàn)缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)，需要多個(gè)電極，安裝煩瑣， 電極表面容易附著污物，且容易被腐蝕或電解而使壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種內(nèi)置電容式水位控制器的潛水 泵，以提高潛水泵使用壽命和運(yùn)行安全性，降低生產(chǎn)成本，滿足市場(chǎng)的需求。同時(shí)，本發(fā)明還能提供一種專用于潛水泵的電容式水位控制器，它能防水，可內(nèi)置 于泵體內(nèi)與潛水泵配套使用。本發(fā)明內(nèi)置電容式水位控制器的潛水泵包括水泵本體和電容式水位控制器，該 控制器含與水泵串聯(lián)的雙向可控硅、觸發(fā)電路、輸出端接觸發(fā)電路的電容式液位檢測(cè)處理 電路以及水位傳感器；所述控制器裝于泵體內(nèi)的容置腔中，并采用防水材料與該容置腔封 固；其中，所述水位傳感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有絕緣介質(zhì)層的 金屬感應(yīng)體；它設(shè)置在一固定板或泵體上且連接于PCB，其感應(yīng)頭部位于泵體與前蓋或后 蓋之間的水流通道內(nèi)，以該感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的 變化，進(jìn)而控制水泵的啟停。—種專用于潛水泵的電容式水位控制器，包括一直流電源；一雙向可控硅，它與水泵串聯(lián)；一觸發(fā)電路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發(fā)射二極管串聯(lián)于反 相放大器的輸出回路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控硅的觸發(fā)端；一水位傳感器，該水位傳感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有 絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體；以及，一電容式液位檢測(cè)處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端，一參考電容 端通過一基準(zhǔn)電容接直流電源正端，檢測(cè)輸入端連接所述水位傳感器的連接部，根據(jù)所述 水位傳感器的感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化。其中，所述水位傳感器含有一銅球，該銅球表面延伸出一支撐桿，該支撐桿的自由端作為連接部，該銅球的表面和支撐桿的表面覆蓋絕緣介質(zhì)層，該銅球和它表面覆蓋的絕 緣介質(zhì)層構(gòu)成所述水位傳感器的感應(yīng)頭部。所述水位傳感器也可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個(gè)整體構(gòu)件，塑料泵 體的前壁上形成一向外凸出的凸起部，所述金屬感應(yīng)體內(nèi)嵌于該凸起部內(nèi)的凹腔中構(gòu)成所 述水位傳感器的感應(yīng)頭部。所述水位傳感器的感應(yīng)頭部可以呈圓球形、橢圓球形、多面體形、圓柱形等。本發(fā)明方案中，水泵所抽取的水不通過電極板、導(dǎo)線等與直流電源的地或正端子 接觸。所述直流電源的地或正端子也可以通過一電極板或?qū)Ь€與水泵所抽取的水接觸。本發(fā)明將電容式水位控制器內(nèi)置封裝于潛水泵的泵體內(nèi)，使產(chǎn)品體積減小，具有 缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)功能，能提高潛水泵使用壽命和運(yùn)行安全性。其電容式水位控制器采用由表面覆蓋絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體構(gòu)成的水位傳感 器及電容式液位檢測(cè)處理電路等。水位傳感器的絕緣介質(zhì)層表面不設(shè)任何金屬片等，它的 感應(yīng)頭部的絕緣介質(zhì)層直接和泵體與前蓋或后蓋之間的水流通道內(nèi)的接觸，水泵所抽取的 水也不需要通過電極板、導(dǎo)線等與直流電源的地或正端子接觸，以該感應(yīng)頭部被水淹沒狀 態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值辨別水位的變化，控制水泵的啟停，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。其水位傳感器的感應(yīng)頭部位于于水泵內(nèi)的水流通道中，有前蓋或后蓋保護(hù)，不外 露于泵體之外，使用安全。水位傳感器包覆有絕緣介質(zhì)層，不容易附著臟物，無漏電流，性能 穩(wěn)定。其水位傳感器可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個(gè)整體構(gòu)件，將金屬感應(yīng) 體內(nèi)嵌于泵體前壁上之凸起部內(nèi)的凹腔中構(gòu)成水位傳感器的感應(yīng)頭部，傳感器和泵體一體 成型工序減少，有利于降低生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a、b、c為實(shí)施例1中電容式控制器結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；圖3為實(shí)施例1的潛水泵設(shè)置兩個(gè)水位傳感器狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中電容式水位控制器結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；圖5為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。參照?qǐng)Dl、2a_c ；實(shí)施例1的潛水泵，包括水泵本體1，水泵主要包括泵體11、安裝 于泵體內(nèi)的交流電機(jī)以及裝于交流電機(jī)軸上的葉輪、前蓋12及后蓋13等；潛水泵內(nèi)置一個(gè) 電容式水位控制器2。該控制器2含有直流電源；雙向可控硅，雙向可控硅和水泵串聯(lián)在交流回路中； 觸發(fā)電路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發(fā)射二極管串聯(lián)于反相放大器 的輸出回路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控硅的觸發(fā)端；水位傳感器22，該水位傳 感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體；以及，電容式液位檢測(cè)處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端，一參考電容端通過一基準(zhǔn) 電容接直流電源正端，檢測(cè)輸入端連接到所述水位傳感器22的連接部，根據(jù)所述水位傳感 器的感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化。上述水位傳感器22含有一銅球221，該銅球221表面延伸出一支撐桿222，該支撐 桿222的自由端作為連接部223，該銅球221的表面和支撐桿222的表面覆蓋絕緣介質(zhì)層 224，該銅球221和它表面覆蓋的絕緣介質(zhì)層224構(gòu)成該水位傳感器22的感應(yīng)頭部。上述控制器2裝于所述泵體11內(nèi)的容置腔111中，并與所述泵體11的容置腔111 之間采用防水材料3封固。其中，所述水位傳感器22的支撐桿部222插入泵體11前壁的 安裝孔進(jìn)入容置腔111且焊接于PCB 21，它的感應(yīng)頭部221、224位于泵體11與前蓋12之 間的水流通道內(nèi)，根據(jù)該感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變 化，進(jìn)而控制水泵的啟停。其中，121為前蓋12上的前進(jìn)水槽口，122為安裝在前蓋12上的 進(jìn)水調(diào)節(jié)閥。上述水位傳感器22的絕緣介質(zhì)層224的厚度為0. 05_15mm。上述水位傳感器22的絕緣介質(zhì)層224是塑料層，或絕緣漆層，或納米絕緣材料層 等，如納米陶瓷材料層等。絕緣介質(zhì)層可以采用傳統(tǒng)注塑方式、噴涂方式等形成。上述水位傳感器22的銅球221的外徑為<2 l_30mm。當(dāng)需要上下設(shè)置兩個(gè)水位傳感器時(shí)，參照?qǐng)D3，如實(shí)施例1設(shè)置，將兩水位傳感器 22上下安裝于泵體11前壁的安裝孔進(jìn)入容置腔，且焊接于PCB，與PCB上相應(yīng)的電容式液 位檢測(cè)處理電路的檢測(cè)輸入端連接，使兩水位傳感器22的感應(yīng)頭部位于泵體11與前蓋12 之間的水流通道內(nèi)，以探測(cè)水位變化。圖4、5實(shí)施例2的潛水泵包括水泵本體1，水泵主要包括泵體11、安裝于泵體內(nèi)的 交流電機(jī)以及裝于交流電機(jī)軸上的葉輪、前蓋12及后蓋13等。潛水泵內(nèi)置的電容式水位 控制器2與實(shí)施例1相同，它采用了兩個(gè)圖2所示的水位傳感器22，兩個(gè)水位傳感器22通 過一個(gè)帶安裝孔的固定板23豎直設(shè)置，兩個(gè)水位傳感器22的支撐桿222插入支撐板23的 安裝孔且焊接于PCB 21，與PCB 21上相應(yīng)的電容式液位檢測(cè)處理電路的檢測(cè)輸入端連接， 再用防水材料封固于泵體11相應(yīng)的容置腔，使兩個(gè)水位傳感器22的感應(yīng)頭部位于泵體11 與后蓋13之間的水流通道內(nèi)，以探測(cè)水位的變化信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵的控制。其中，131為后 蓋13上的后進(jìn)水槽口。本發(fā)明的水位傳感器可以通過嵌件注塑工藝與塑料泵體形成一個(gè)整體構(gòu)件，在塑 料泵體的前壁上形成一向外凸出的凸起部，使一個(gè)金屬感應(yīng)體內(nèi)嵌于該凸起部內(nèi)的凹腔中 構(gòu)成水位傳感器的感應(yīng)頭部，該塑料凸起部的壁厚就是其絕緣介質(zhì)層厚度，該塑料凸起部 的壁厚通常不大于塑料泵體壁厚，根據(jù)泵體大小可在0. 05-3mm之間選擇。該塑料凸起部同 時(shí)又作為該水位傳感器的支撐部，該金屬感應(yīng)體的從泵體內(nèi)安裝定子的容置腔內(nèi)露出的部 分即在其連接部，可以直接或通過導(dǎo)線與PCB電連接。通過嵌件注塑工藝，本發(fā)明的水位傳 感器也可以與實(shí)施例2塑料的固定板23形成一個(gè)整體構(gòu)件。本發(fā)明水位傳感器的感應(yīng)頭部可以呈圓球形、橢圓球形、多面體形、圓柱形等。其中，感應(yīng)頭部內(nèi)的金屬感應(yīng)體的直徑或最大外形尺寸為l_30mm?？梢愿鶕?jù)水泵 的規(guī)格大小選取，金屬感應(yīng)體的表面面積增加，它與絕緣介質(zhì)層(同一介質(zhì)材料，相同層厚 度)外的水之間感應(yīng)電容值增加。
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感應(yīng)頭部的絕緣介質(zhì)層的厚度為0. 05_15mm，該絕緣介質(zhì)層是塑料層、絕緣漆層、 或納米絕緣材料層等。圖6為本發(fā)明電容式水位控制器一實(shí)施電路圖。交流高壓120/220Vac，經(jīng)電容C1降壓，由整流器D1整流，電容C6等濾波，三端穩(wěn) 壓器U1穩(wěn)壓，C3、C7濾波，向液位檢測(cè)處理電路U2等電路部分提供直流電源。雙向可控硅Q2和水泵1串接在交流回路中。觸發(fā)電路含有一光耦合器U3和三極管Q1等組成的反相放大器，光耦合器U3的光 發(fā)射二極管串聯(lián)于反相放大器的輸出回路中，光耦合器U3的輸出端接所述雙向可控硅Q2 的觸發(fā)端；三極管Q1采用PNP管，發(fā)射極接直流電源正端，集電極通過電阻R7、光耦合器U3 的光發(fā)射二極管到地，基極通過電阻R5接直流電源正端。水位傳感器22采用上述各種結(jié)構(gòu)的傳感器，如實(shí)施例1中的銅球結(jié)構(gòu)傳感器等。電容式液位檢測(cè)處理電路U2輸出端3腳接三極管Q1基極。該檢測(cè)處理電路U2主 要通過由兩個(gè)輸入端的外接電容在其內(nèi)部形成的兩個(gè)頻率信號(hào)的比較來控制其輸出電平 的高低。U2的參考電容端7腳通過一基準(zhǔn)電容C2接直流電源正端，U2的檢測(cè)輸入端1腳 連接所述水位傳感器22的連接部223，該水位傳感器的感應(yīng)頭部與水接觸形成分布電容， 有水狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值變化確定比較器輸出電平的高低。U2的2腳可以接C4 以提高抗干擾能力。當(dāng)水位傳感器22的感應(yīng)頭部被水淹沒時(shí)，感應(yīng)電容較大，大于基準(zhǔn)電容C2時(shí)，通 過U2內(nèi)部進(jìn)行頻率比較處理后，U2的輸出端3腳輸出低電平，使三極管Q1導(dǎo)通通過光耦 合器U3觸發(fā)雙向可控硅Q2導(dǎo)通，使水泵工作。當(dāng)水位下降時(shí)，水位傳感器22的感應(yīng)頭部逐漸露出水，感應(yīng)電容逐漸減小，當(dāng)沒 有水時(shí)感應(yīng)電容為零，此時(shí)U2的輸出端3腳轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑谷龢O管Q1截止，光耦合器U3 不工作，關(guān)斷雙向可控硅Q2，從而使水泵停止工作。再加水水位上升淹沒水位傳感器22的 感應(yīng)頭部，水泵即自動(dòng)啟動(dòng)工作。如果采用如圖4、5實(shí)施例2的上、下兩個(gè)水位傳感器22來探測(cè)水位時(shí)，每個(gè)水位 傳感器的探測(cè)信號(hào)需要通過上述一個(gè)電容式液位檢測(cè)處理電路U2來處理，然后再組合觸 發(fā)控制一個(gè)雙向可控硅實(shí)現(xiàn)水泵的啟停。當(dāng)上水位傳感器的感應(yīng)頭部被水淹沒時(shí)，使水泵 工作；當(dāng)下水位傳感器的感應(yīng)頭部全露出水面時(shí)，使水泵停止工作。本發(fā)明方案中，水泵所在的水池或容器等中的水不通過電極板、導(dǎo)線等與直流電 源的地或正端子接觸，即可穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
一種內(nèi)置電容式水位控制器的潛水泵，包括水泵本體，其特征是進(jìn)一步包括一電容式水位控制器，該控制器含有與水泵串聯(lián)的雙向可控硅、觸發(fā)電路、輸出端接觸發(fā)電路的電容式液位檢測(cè)處理電路以及水位傳感器；所述控制器裝于泵體內(nèi)的容置腔中，并采用防水材料與該容置腔封固；其中，所述水位傳感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體；它設(shè)置在一固定板或泵體上且連接于PCB，其感應(yīng)頭部位于泵體與前蓋或后蓋之間的水流通道內(nèi)，以該感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化，進(jìn)而控制水泵的啟停。
2.如權(quán)利要求1的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感器含有一 銅球，該銅球表面延伸出一支撐桿，該支撐桿的自由端作為連接部，該銅球的表面和支撐桿 的表面覆蓋絕緣介質(zhì)層，該銅球和它表面覆蓋的絕緣介質(zhì)層構(gòu)成所述水位傳感器的感應(yīng)頭 部。
3.如權(quán)利要求1的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感器通過嵌 件注塑工藝與塑料泵體形成一個(gè)整體構(gòu)件，塑料泵體的前壁上形成一向外凸出的凸起部， 所述金屬感應(yīng)體內(nèi)嵌于該凸起部內(nèi)的凹腔中構(gòu)成所述水位傳感器的感應(yīng)頭部。
4.如權(quán)利要求1或3的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感器的 感應(yīng)頭部呈圓球形、或橢圓球形、或多面體形、或圓柱形。
5.如權(quán)利要求1或2或3的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感 器的感應(yīng)頭部的絕緣介質(zhì)層的厚度為0. 05-15mm。
6.如權(quán)利要求1或2或3的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感 器的感應(yīng)頭部的絕緣介質(zhì)層是塑料層、或絕緣漆層、或納米陶瓷材料涂層。
7.如權(quán)利要求1或2或3的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述水位傳感 器的感應(yīng)頭部內(nèi)的金屬感應(yīng)體的直徑或最大外形尺寸為l_30mm。
8.如權(quán)利要求1或2或3的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述電容式水位 控制器包括一直流電源；一雙向可控硅，它與水泵串聯(lián)；一觸發(fā)電路，它含有一光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發(fā)射二極管串聯(lián)于反相 放大器的輸出回路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控硅的觸發(fā)端；以及，一電容式液位檢測(cè)處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端，一參考電容端通 過一基準(zhǔn)電容接直流電源正端，檢測(cè)輸入端連接到所述水位傳感器的連接部，根據(jù)所述水 位傳感器的感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化。
9.如權(quán)利要求8的內(nèi)置電容式水位控制的潛水泵，其特征是所述直流電源的地或正 端通過一電極板或?qū)Ь€與水泵所抽取的水接觸。
10.用于潛水泵的電容式水位控制器，其特征是包括一直流電源；一雙向可控硅，它與水泵串聯(lián)；一觸發(fā)電路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光發(fā)射二極管串聯(lián)于反相放 大器的輸出回路中，光耦合器的輸出端接所述雙向可控硅的觸發(fā)端；一水位傳感器，該水位傳感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體；以及，一電容式液位檢測(cè)處理電路，它的輸出接所述反相放大器的輸入端，一參考電容端通 過一基準(zhǔn)電容接直流電源正端，檢測(cè)輸入端連接所述水位傳感器的連接部，根據(jù)所述水位 傳感器的感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化。
全文摘要
一種內(nèi)置電容式水位控制器的潛水泵，包括水泵本體和電容式水位控制器，該控制器包含雙向可控硅、觸發(fā)電路、檢測(cè)處理電路及水位傳感器；所述控制器裝于泵體的容置腔，并與該容置腔封固；其水位傳感器包括感應(yīng)頭部和支撐部，該感應(yīng)頭部為表面覆蓋有絕緣介質(zhì)層的金屬感應(yīng)體；它設(shè)置在泵體或固定板上且連接于PCB，其感應(yīng)頭部位于泵體與前蓋或后蓋之間的水流通道內(nèi)，以該感應(yīng)頭部被水包圍狀態(tài)和無水狀態(tài)的感應(yīng)電容值來辨別水位的變化，控制水泵的啟停。其內(nèi)置水位控制器，傳感器和泵體可為一體構(gòu)件，使產(chǎn)品體積減小，能提高潛水泵使用壽命和運(yùn)行安全性。
文檔編號(hào)F04D15/00GK101852213SQ20091010643
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者黃文筆 申請(qǐng)人:黃文筆