專利名稱：液位電子顯示自控報(bào)警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于水塔、蓄水池、集水井、儲(chǔ)液罐、引水式電站壓力前置等水位或其他導(dǎo)電液體液位多級(jí)顯示、自控報(bào)警的液位電子顯示自控報(bào)警儀。
液位控制器有浮球式、電阻式、光電式、電極式等多種。前三種均需用浮子、重錘等機(jī)械傳動(dòng)裝置，安裝要求高、維護(hù)麻煩。而最后一種電極式液位控制器，如上海人民出版社1972年出版的《晶體管基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用》一書介紹的晶體管水位控制器由變壓器、整流橋、三極管、繼電器、三根電極、外殼組成。該控制器利用插入水箱的三根電極是否被水接通來(lái)決定三極管基極有否偏流、三極管處于導(dǎo)通還是截止?fàn)顩r，從而控制繼電器吸合或釋放，達(dá)到自動(dòng)控制水位。這種水位控制器不能進(jìn)行多級(jí)液位顯示，而且只能控制，沒有報(bào)警，可靠性及靈敏性均較差。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有液位控制器的不足之處，提供一種能直觀地進(jìn)行液位多級(jí)顯示、可靠地進(jìn)行控制報(bào)警的液位電子顯示自控報(bào)警儀。
根據(jù)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)由外殼、穩(wěn)壓電源、液位傳感器、監(jiān)測(cè)比較顯示器、自控裝置、報(bào)警裝置組成液位電子顯示自控報(bào)警儀。其液位傳感器的集成運(yùn)算放大器的反相輸入端通過(guò)傳感器電阻分別與傳感器的三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極連接，同相輸入端通過(guò)電阻接地，反相輸入端與輸出端之間接有一電阻。監(jiān)測(cè)比較顯示器與傳感器的探測(cè)極數(shù)相匹配有兩級(jí)或兩級(jí)以上差動(dòng)運(yùn)算放大比較電路，每一級(jí)的集成運(yùn)算放大比較器的反相輸入端通過(guò)電阻與液位傳感器的集成運(yùn)算放大器的輸出端相連，同相輸入端分別通過(guò)兩個(gè)分壓電阻接穩(wěn)壓電源負(fù)極和接地，輸出端引出三個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接液位插座，另一個(gè)通過(guò)一電阻與反相輸入端相連，還有一個(gè)通過(guò)限流電阻和發(fā)光二極管接地。


圖1是液位電子顯示自控報(bào)警儀方框圖。
圖2是YD－1型液位電子顯示自控報(bào)警儀外殼面板布置圖。
圖3是液位電子顯示自控報(bào)警儀的液位傳感器探測(cè)極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是液位電子顯示自控報(bào)警儀電原理圖。
YD－1型液位電子顯示自控報(bào)警儀是本實(shí)用新型的實(shí)施例。
YD－1型液位電子顯示自控報(bào)警儀包括外殼、穩(wěn)壓電源5、液位傳感器1、監(jiān)測(cè)比較顯示器2、自控裝置3、報(bào)警裝置4。其液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端通過(guò)傳感器電阻R1a、R1b、R1c……分別與傳感器的三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極11、12連接、同相輸入端通過(guò)電阻R2接地、反相輸入端與輸出端之間接有電阻R3。液位傳感器1的三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極11、12由銅或不銹鋼或其他金屬導(dǎo)電材料制成，間距均勻地外繞在空芯的塑料棒或環(huán)氧聚脂或其他絕緣管13上，每一探測(cè)極的引線穿過(guò)空芯管上小孔14從管內(nèi)拉出分別接到各自對(duì)應(yīng)的固定在空芯管13上端的接線塊15上的傳感器電阻R1a、R1b……，接線塊15上有兩個(gè)傳感器信號(hào)輸出端子E、F。其監(jiān)測(cè)比較顯示器2與傳感器的探測(cè)極數(shù)量相匹配有兩級(jí)或兩級(jí)以上差動(dòng)運(yùn)算放大比較電路，每一級(jí)的集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相輸入端通過(guò)電阻R4、R8與液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的輸出端相連，同相輸入端分別通過(guò)分壓電阻R5、R6和R7接穩(wěn)壓電源5(B)端和接地，輸出端引出三個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接液位插座 21、22，另一個(gè)通過(guò)電阻R10、R9與反相輸入端相連，還有一個(gè)通過(guò)限流電阻R12、R11和發(fā)光二極管LED1、LED2接地。監(jiān)測(cè)比較顯示器2的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)。其自控裝置3有液位上、下限控制兩套電路，液位下限控制電路由液位下限插頭CJ1、三極管T1、T2、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上限控制電路由液位上限插頭CJ2、三極管T3、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別插入監(jiān)測(cè)比較顯示器2的某兩級(jí)輸出端的液位插座。三極管T1的基極通過(guò)電阻R13連著液位下限插頭CJ1、集電極分別通過(guò)電阻R14、R15與穩(wěn)壓電源5(A)端及三極管T2的基極接通，三極管T2的集電極通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2a分別與繼電器ZJ1、ZJ2接通，繼電器ZJ1、ZJ2各并有二極管D1、D2與穩(wěn)壓電源5(A)端相連，三極管T3的基極通過(guò)電阻R16連著液位上限插頭CJ2集電極分別通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2b與繼電器ZJ1、ZJ2接通，三極管T1、T2、T3的發(fā)射極均接地。其報(bào)警裝置4為音樂(lè)報(bào)警裝置，三極管T4的基極通過(guò)電阻R17與三極管T3的集電極相連、集電極分別通過(guò)電阻R18和二極管或門D3、電阻R19與穩(wěn)壓電源5(A)端和三極管T5的基極接通，三極管T5的基極還通過(guò)電阻R19和二極管或門D4與三極管T1的集電極相連，三極管T5的集電極連到由音樂(lè)集成器IC4、線性集成功率放大器IC5、三極管T6、二極管D5a-d、揚(yáng)聲器、音樂(lè)閃光指示器LED3、LED4組成的音樂(lè)報(bào)警電路，三極管T4、T5的反射極均接地。其穩(wěn)壓電源5采用三個(gè)三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8，交流電源變壓器的輸出端連有橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d，三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的輸入端分別與橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d相連，同時(shí)通過(guò)電解電容C12、C14、C16接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7的輸出端分別通過(guò)電容C13、C15接地，電容C13、C15上分別并有發(fā)光二極管LED5、LED6和限流電阻R25、R26，集成穩(wěn)壓器IC8的輸出端通過(guò)電容C17接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的接地端均接地。其外殼面板上裝有電源開關(guān)K1、電源插頭J、電源指示燈LED5、LED6、各級(jí)液位顯示發(fā)光二極管LED1、LED2、音樂(lè)閃光指示器LED3、LED4、液位插座 21、22及液位上、下限插頭CJ2、CJ1，外殼背面裝有功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，外殼左、右兩側(cè)分別裝有三個(gè)自控接線端子L、M、N、兩個(gè)接傳感器的信號(hào)輸入端子e、f。其液位傳感器1的傳感器探測(cè)極有七個(gè)、九個(gè)、十三個(gè)等，與之匹配監(jiān)測(cè)比較顯示器2的差動(dòng)運(yùn)算放大比較電路有六級(jí)、八級(jí)、十二級(jí)等系列。
該儀器的液位傳感器1的輸出信號(hào)與反相輸入端電阻R1a、R1b……有關(guān)，隨探測(cè)極浸入液位情況而變化。液位傳感器1設(shè)計(jì)為液位面上升，輸出電位降低，反之而增高。監(jiān)測(cè)比較顯示器2的運(yùn)放集成塊IC2、IC3的同相輸入端分別由電阻R5、R6、R7設(shè)置的不同閥值電壓與反相輸入端輸入的液位信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定其輸出狀態(tài)。例如，當(dāng)液面處于最低液位時(shí)，即液面不接觸傳感器的每個(gè)探測(cè)極，此時(shí)各級(jí)集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3反相輸入端為零電位，其輸出端均為低電位(－12V)，所有顯示液位變化的發(fā)光管LED均不發(fā)光。隨著液面上升，當(dāng)浸著探測(cè)極11時(shí)，各級(jí)集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相端電位下降到－2V，經(jīng)過(guò)各自的運(yùn)算比較，此時(shí)只有IC2的輸出躍變?yōu)楦唠娢?＋12V)，同時(shí)發(fā)光管LED1發(fā)光指示液位高度。以此類推，隨著液面的逐級(jí)上升，集成運(yùn)算放大比較器IC反相端的輸入電位逐級(jí)降低，其輸出逐級(jí)由低電位(－12V)瞬時(shí)躍變成高電位(＋12V)，發(fā)光管LED2等逐級(jí)發(fā)光顯示液位高度，當(dāng)液位面下降時(shí)工作狀態(tài)反之。自控裝置3的二個(gè)輸入信號(hào)是通過(guò)液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別取自不同的集成運(yùn)算放大比較器的其中二個(gè)液位插座，可根據(jù)需要隨時(shí)變換液位插頭插入的液位插座，改變控制的高、低液位之差值。液位上限插頭CJ2取高液位信號(hào)，液位下限插頭CJ1取低液位信號(hào)，例如液位插頭CJ2插入集成運(yùn)算放大比較器IC3的液位插座22中，假定此時(shí)液面低于探測(cè)極12，IC3輸出為低電位(－12V)，通過(guò)CJ2輸入三極管T3基極回路的是負(fù)電位，三極管T3可靠截止，繼電器ZJ2不動(dòng)作。同時(shí)T3集電極的高電位使三極管T4飽和導(dǎo)通，三極管T4集電極的低電位決定三極管T5截止。隨著液位的上升，液面接觸到探測(cè)極12時(shí)，IC3輸出高電位(＋12V)，通過(guò)液位插頭CJ2高電位信號(hào)輸入三極管T3基板回路，三極管T3飽和導(dǎo)通，繼電器ZJ2動(dòng)作，其接點(diǎn)作用液位泵或液位電磁控制閥6調(diào)整液位。同時(shí)在T3集電極低電位的作用下三極管T4截止，此時(shí)三極管T4集電極的高電位通過(guò)二極管或門D3輸入三極管T5基極回路，使三極管T5飽和導(dǎo)通，開通報(bào)警裝置4，發(fā)出信號(hào)，響起音樂(lè)聲。假定液位插頭CJ1插入運(yùn)算放大比較器IC2的液位插座21中，當(dāng)液面高于探極11時(shí)，運(yùn)算放大比較器IC2輸出高電位，三極管T1飽和導(dǎo)通，其集電極的低電位使三極管T2截止，繼電器ZJ1不動(dòng)作。同時(shí)集電極的低電位決定了三極管T5的可靠截止，不發(fā)報(bào)警信號(hào)。隨著液位的下降，當(dāng)液面脫離探測(cè)極11時(shí)，集成運(yùn)算放大比較器IC2輸出瞬時(shí)降為低電位，三極管T1截止，T2導(dǎo)通，繼電器ZJ1動(dòng)作，其接點(diǎn)作用液位泵或液位電磁閥6，即開始調(diào)整液位。同時(shí)三極管T1集電極的高電位通過(guò)二極管或門D4使三極管T5飽和導(dǎo)通，開通音樂(lè)報(bào)警裝置發(fā)出音樂(lè)信號(hào)報(bào)警。
繼電器ZJ1、ZJ2為DZ－144型小型中間繼電器，也可用其他型號(hào)的。繼電器的常閉、常開接點(diǎn)分別并聯(lián)后引至外殼左側(cè)接線柱L、M、N上。由于控制液體的輸進(jìn)和排出作用相反，該儀器設(shè)置了功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，當(dāng)K2置于Ⅰ時(shí)，在低液位點(diǎn)起動(dòng)水泵輸進(jìn)液體，達(dá)到高液位點(diǎn)時(shí)停止輸入，K2置于Ⅱ時(shí)，高液位點(diǎn)起動(dòng)水泵排出液體，降至低液位點(diǎn)時(shí)停止排出。
音樂(lè)報(bào)警裝置的CMOS音樂(lè)集成塊IC4用DK－15，線性集成功率放大器用LA4100，穩(wěn)壓電源5的三個(gè)三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8分別用CW78M15、CW79M15、CW78M06。
本實(shí)用新型提供的液位電子顯示自控報(bào)警儀，結(jié)構(gòu)新穎、功能齊全、靈敏準(zhǔn)確、實(shí)用可靠。該顯示自控報(bào)警儀，采用具有反饋控制其特性的直接耦合的高增益集成運(yùn)算放大器，儀器工作穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)比較顯示器的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)，可靠地保證了顯示、自控、報(bào)警等動(dòng)作的靈敏性和準(zhǔn)確性。該儀器的液位傳感器1采用三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極，自控裝置3的輸入信號(hào)通過(guò)液位插頭插入不同的液位插座來(lái)變換控制高、低液位之差值，實(shí)現(xiàn)了直觀的、靈活的液位多級(jí)顯示、控制和報(bào)警。該儀器的報(bào)警裝置4采用音樂(lè)報(bào)警，新穎別致，既避免了普通報(bào)警噪音，改善勞動(dòng)環(huán)境，又可與其他報(bào)警聲相區(qū)別，利于迅速判斷。
權(quán)利要求1.一種液位電子顯示自控報(bào)警儀，包括外殼、穩(wěn)壓電源5、液位傳感器1、自控裝置3，其特征在于，還包括監(jiān)測(cè)比較顯示器2和報(bào)警裝置4，液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的反相輸入端通過(guò)傳感器電阻R1a、R1b、R1c……分別與傳感器三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極11、12連接、同相輸入端通過(guò)電阻R2接地、反相輸入端與輸出端之間接有電阻R3，監(jiān)測(cè)比較顯示器2與傳感器的探測(cè)極數(shù)量相匹配有兩級(jí)或兩級(jí)以上差動(dòng)運(yùn)算放大比較電路，每一級(jí)的集成運(yùn)算放大比較器IC2、IC3的反相輸入端通過(guò)電阻R4、R8與液位傳感器1的集成運(yùn)算放大器IC1的輸出端相連、同相輸入端分別通過(guò)分壓電阻R5、R6和R7接穩(wěn)壓電源5(B)端和接地。輸出端引出三個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接液位插座21、22，另一個(gè)通過(guò)電阻R10、R，與反相輸入端相連、還有一個(gè)通過(guò)限流電阻R12、R11和發(fā)光二極管LED1、LED2接地。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，液位傳感器1的三個(gè)或三個(gè)以上探測(cè)極11、12由銅或不銹鋼或其他金屬導(dǎo)電材料制成，間距均勻地外繞在空芯的塑料棒或環(huán)氧聚脂或其他絕緣管13上，每一探測(cè)極的引線穿過(guò)空芯管上小孔14從管內(nèi)拉出分別接到各自對(duì)應(yīng)的固定在空芯管13上端的接線塊15上的傳感器電阻R1a、R1b……，接線塊15上有兩個(gè)傳感器信號(hào)輸出端子E、F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，監(jiān)測(cè)比較顯示器2的集成運(yùn)算放大器IC2、IC3取正、負(fù)最大輸出的二種極限狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，自控裝置3有液位上、下限控制兩套電路，液位下限控制電路由液位下限插頭CJ1、三極管T1、T2、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上限控制電路由液位上限插頭CJ2、三極管T3、繼電器ZJ1、ZJ2、液位泵或液位電磁控制閥6組成，液位上、下限插頭CJ2、CJ1分別插入監(jiān)測(cè)比較顯示器2的某兩級(jí)輸出端的液位插座，三極管T1的基極通過(guò)電阻R13連著液位下限插頭CJ1、集電極分別通過(guò)電阻R14、R15與穩(wěn)壓電源5(A)端及三極管T2的基極接通，三極管T2的集電極通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2a分別與繼電器ZJ1、ZJ2接通，繼電器ZJ1、ZJ2各并有二極管D1、D2與穩(wěn)壓電源5(A)端相連，三極管T3的基極通過(guò)電阻R16連著液位上限插頭CJ2、集電極分別通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2b與繼電器ZJ1、ZJ2接通，三極管T1、T2、T3的發(fā)射極均接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，報(bào)警裝置4為音樂(lè)報(bào)警裝置，三極管T4的基極通過(guò)電阻R17與三極管T3的集電極相連、集電極分別通過(guò)電阻R18和二極管或門D3、電阻R19與穩(wěn)壓電源5(A)端和三極管T3的基極接通，三極管T5的基極還通過(guò)電阻R19和二極管或門D4與三極管T1的集電極相連，三極管T5的集電極連到由音樂(lè)集成器IC4、線性集成功率放大器IC5、三極管T6、二極管D5a-d、揚(yáng)聲器、音樂(lè)閃光指示器LED3、LED4組成的音樂(lè)報(bào)警電路，三極管T4、T5的反射極均接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，穩(wěn)壓電源5采用三個(gè)三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8，交流電源變壓器的輸出端連有橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d，三端集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的輸入端分別與橋式整流器D6a-d、D7a-d、D8a-d相連，同時(shí)通過(guò)電解電容C12、C14、C16接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7的輸出端分別通過(guò)電容C13、C15接地，電容C13、C15上分別并有發(fā)光二極管LED5、LED6和限流電阻R25、R26、集成穩(wěn)壓器IC8的輸出端通過(guò)電容C17接地，集成穩(wěn)壓器IC6、IC7、IC8的接地端均接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，外殼面板上裝有電源開關(guān)K1、電源插頭J、電源指示燈LED5、LED6、各級(jí)液位顯示發(fā)光二極管LED1、LED2、音樂(lè)閃光指示器LED3、LED4、液位插座21、22及液位上、下限插頭CJ2、CJ1，外殼背面裝有功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，外殼左、右兩側(cè)分別裝有三個(gè)自控接線端子L、M、N、兩個(gè)接傳感器的信號(hào)輸入端子e、f。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液位電子顯示自控報(bào)警儀，其特征在于，液位傳感器1的傳感器探測(cè)極有七個(gè)、九個(gè)、十三個(gè)等與之匹配監(jiān)測(cè)比較顯示器2的差動(dòng)運(yùn)算放大比較電路有六級(jí)、八級(jí)、十二級(jí)等系列。
專利摘要一種用于水塔、蓄水池、集水井、儲(chǔ)液罐等水位或其他導(dǎo)電液體液位多級(jí)顯示、自控報(bào)警的液位電子顯示自控報(bào)警儀，由外殼、穩(wěn)壓電源、液位傳感器、監(jiān)測(cè)比較顯示器、自控裝置、報(bào)警裝置組成。該儀器能直觀地進(jìn)行液位多級(jí)顯示、可靠地進(jìn)行控制報(bào)警，具有結(jié)構(gòu)新穎、功能齊全、靈敏準(zhǔn)確、實(shí)用可靠等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F23/24GK2045479SQ88215319
公開日1989年10月4日 申請(qǐng)日期1988年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月27日
發(fā)明者程俊杰, 蔡曉華 申請(qǐng)人:程俊杰, 蔡曉華