專利名稱：應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器，更準(zhǔn)確地說，涉及應(yīng)用適用于各種水箱、厭氧處理槽及污水排放罐的微處理器，從而自動(dòng)控制水位，并通過兩根導(dǎo)線連接其中的傳感器和控制器的二線式水位調(diào)節(jié)器。


圖1是說明調(diào)節(jié)水箱水位的現(xiàn)有技術(shù)調(diào)節(jié)裝置的框圖。
參看圖1，參考編號(hào)1表示傳感器，其安裝在屋頂上水箱2的上部，用來探測水箱2中的水位；參考編號(hào)3表示泵，它根據(jù)外界控制信號(hào)而運(yùn)轉(zhuǎn)，以便將地下蓄水池4中的水供應(yīng)給水箱2。參考編號(hào)5表示泵控制盤，其將控制信號(hào)輸送給泵3，以決定其通/斷操作；參考編號(hào)6表示水位控制器，其接收傳感器1的水位信號(hào)來控制泵控制盤的動(dòng)作，以便自動(dòng)控制水箱2中的水位。傳感器1通過電壓的變化產(chǎn)生水位信號(hào)，傳感器1和水位控制器通過兩根導(dǎo)線連接，不管其正、負(fù)號(hào)。
但是，即使依照其用途及動(dòng)作方式的不同，傳感器1可分為電極式傳感器、浮子式傳感器和轉(zhuǎn)鼓式傳感器(tumbler sensor)，然而現(xiàn)有技術(shù)的水位調(diào)節(jié)器并不具備能被這些傳感器共用的水位控制器，因此，要根據(jù)所用的傳感器采用不同的水位控制器。
因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)的水位調(diào)節(jié)器不具備檢測傳感器線路異常情況的功能，不能覺察到線路的這種異常狀況，因此當(dāng)水位調(diào)節(jié)器有故障時(shí)不易發(fā)現(xiàn)有異常情況的部件，因而需要很多的檢修時(shí)間。
由于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的水位調(diào)節(jié)器的控制部件包括諸如安裝在電路板上的晶體管和穩(wěn)壓二極管等電氣元件，電路復(fù)雜，因此增加了水位調(diào)節(jié)器的制造成本。此外，為了增加或改變水位調(diào)節(jié)器的功能，電路的修改是不可避免的，因此要增加或改變功能相當(dāng)困難，除非更換控制部件的整塊電路板。
本發(fā)明的另一目的是提供這種應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器，當(dāng)所用的傳感器類型有變化時(shí)，如電極式、浮子式或轉(zhuǎn)鼓式等，其將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成同樣形式，因此能使用通用的水位控制器。
本發(fā)明又一目的是提供這種應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器，其電路由于應(yīng)用微理器和同步驅(qū)動(dòng)器而簡化，從而降低制造成本。
本發(fā)明還有一目的是提供這種應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器，當(dāng)水位調(diào)節(jié)器制成后或在水位調(diào)節(jié)器使用過程中，它能根據(jù)其功能的增加或改變或其用途的變化，修改微處理器中的程序或更換使用中的微處理器，從而易于改進(jìn)其功能。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種二線式水位調(diào)節(jié)器，其包括傳感器部件，安裝在水箱上部，用于探測其中的水位；泵，按外界的控制信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)，用于向水箱供水；泵控制盤，用于控制泵的運(yùn)轉(zhuǎn)；及水位控制器，可接收傳感器部件的水位信號(hào)，用于控制泵控制盤的操作，其中傳感器部件和水位控制器用兩根導(dǎo)線連接，不用計(jì)及正、負(fù)號(hào)，其特征在于所述水位控制器包括可接收來自傳感器部件的水位信號(hào)的微處理器；可根據(jù)輸入控制信號(hào)操縱高水位繼電器的繼電器驅(qū)動(dòng)部件；泵控制繼電器；低水位繼電器；根據(jù)控制信號(hào)動(dòng)作的蜂音繼電器；根據(jù)微處理器的控制信號(hào)而將控制信號(hào)輸入繼電器驅(qū)動(dòng)部件，從而操縱繼電器驅(qū)動(dòng)部件的同步驅(qū)動(dòng)器；以及與微處理器連接，并根據(jù)微處理器的控制信號(hào)來輸出信息的指示燈部件，指示泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、高/低水位報(bào)警、及線路故障。
傳感器部件可選擇與電極式傳感器、浮子式傳感器、及轉(zhuǎn)鼓式傳感器中任何一種連接，因此不管連接的是哪種傳感器都可以。
根據(jù)對(duì)微處理器程序的修改，可對(duì)泵作多級(jí)控制或其它控制，當(dāng)傳感器部件中未測到直流電壓時(shí)微處理器便認(rèn)為發(fā)生了不正常情況，如傳感器線路的斷路或短路。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的水位調(diào)節(jié)控制器的框圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的水位調(diào)節(jié)控制器的電路圖，而圖4是可應(yīng)用于本發(fā)明的各種傳感器的視圖。
首先如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的水箱水位測量裝置包括位于屋頂水箱2上的傳感器1；泵3；地下蓄水池4；泵控制盤5和水位控制器6。用泵3可使地下蓄水池4中的水供給水箱2，從而自動(dòng)控制水位。
參看圖2，電源部件10包括可向微處理器30供電的微處理器電源部件11和向傳感器部件20和同步驅(qū)動(dòng)器40供電的傳感器電源部件12。而且，傳感器部件20有三個(gè)輸入端子，如果傳感器1是電極式傳感器A、浮子式傳感器B、轉(zhuǎn)鼓式傳感器C中的一種，則信號(hào)可從此處輸入。
傳感器1測出的水位信號(hào)輸入到傳感器部件20并傳送到微處理器30的輸入端子，微處理器30據(jù)此操縱同步驅(qū)動(dòng)器40。隨著同步驅(qū)動(dòng)器40的動(dòng)作，當(dāng)操作控制信號(hào)輸送到繼電器驅(qū)動(dòng)部件50時(shí)，繼電器驅(qū)動(dòng)部件50便驅(qū)動(dòng)各繼電器(未示)，從而實(shí)現(xiàn)泵3的運(yùn)轉(zhuǎn)、高/低水位報(bào)警、線路故障輸出及蜂音的輸出。
此外，指示系統(tǒng)狀態(tài)的指示燈部件60與微處理器30連接。
同時(shí)，參看圖3來更具體地說明圖2的水位控制器，電源部件10包括一臺(tái)降壓變壓器TR，此降壓變壓器TR在其一次側(cè)接到AC110V/220V電壓上而在其二次側(cè)輸出15V和24V電壓。該AC 15V經(jīng)第一橋路二極管B1整流成為直流電流后連接到5V恒壓電路7805的輸入側(cè)，在5V恒壓電路7805輸出側(cè)得到的5V恒定電壓作為電源供給微處理器30和指示燈部件60。指示燈部件60包括多個(gè)發(fā)光二極管LED1～LED6，這些二極管LED1～LED6指示電源、高位報(bào)警、泵停止、泵起動(dòng)、低位報(bào)警、線路故障等。
經(jīng)過第一橋路二極管B1的直流電壓供向同步驅(qū)動(dòng)器40，并經(jīng)第6電阻器R6供向所有繼電器觸點(diǎn)A1～A4。
降壓變壓器TR二次側(cè)所輸出的AC 24V被用作傳感器1的電源，AC 24V的一根線經(jīng)第一電阻器R1接到第二橋路二極管B2的輸入側(cè)，而另一根線則經(jīng)第二電阻器R2接到第一傳感器端子S1。圖4所示的第一傳感器端子S1通過第17電阻器R17接到第二傳感器端子S2，通過它們輸入的電壓經(jīng)第二橋路二極管B2整流成為直流電壓，而且經(jīng)第三電阻器R3在可變電阻器VR上進(jìn)行調(diào)壓，然后經(jīng)第5電阻器R5接到微處理器30的第17輸入端子。
上面電路中，由于傳感器端子S1、S2相互連接，因此可通過第17電阻器R17來檢測交流電壓，不會(huì)產(chǎn)生傳感器線路的故障。如果傳感器1未連接到水位控制器6的端子S1、S2上，則AC 24V不會(huì)接到傳感器端子S1、S2上，因此在第二橋路二極管B2處整流的直流電壓為0V，這一電壓接到微處理器30的輸入端子處并轉(zhuǎn)換成A/D，從而探測到傳感器線路的故障。
因此，由于微處理器30根據(jù)傳感器的檢測電壓而編程了預(yù)設(shè)的電壓，它使第6發(fā)光二極管LED6發(fā)光，因而從視覺上指示出線路的故障。同時(shí)微處理器30使同步驅(qū)動(dòng)器40的第9端子輸出和蜂音繼電器RB接通，因此可從聽覺上覺察到線路故障。這時(shí)，第4繼電器的觸點(diǎn)A4通過操作蜂音器來發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
如圖4(A)所示，在電極式傳感器、浮子式傳感器和轉(zhuǎn)鼓式傳感器中，當(dāng)電極式傳感器21接到傳感器端子S1、S2時(shí)，各電極(E1～E5)中的特定電極按水位的不同浸入水中。由于具有不同電阻值的電阻器R13～R16連接每根電極，因此若設(shè)第5電極E5為公用電極，則隨著水位的不同將輸出不同的電壓。
例如，第4電極E4浸入水中，從第一傳感器端子S1提供的AC 24V通過第16電阻器R16和第4電極E4，再通過水構(gòu)成的電阻和第5電極E5，而在第二傳感器端子S2處測得。在第二傳感器端子S2測得的電壓由第二橋路二極管B2整流成直流電，經(jīng)可變電阻器VR調(diào)壓，并接到微處理器30的第17輸入端子。
微處理器30將輸入電壓轉(zhuǎn)換成A/D，并輸出控制信號(hào)，用于輸出傳感器線路故障、低水位報(bào)警、泵起動(dòng)/停止、以及高水位報(bào)警等信號(hào)。這時(shí)，根據(jù)來自微處理器30的輸出端子的控制信號(hào)，使指示燈部件60的發(fā)光二極管LE2～LED6有選擇地發(fā)光，因而可觀察水位狀態(tài)。而且，與同步驅(qū)動(dòng)器40的輸出端子連接的各繼電器RH、RS、RL、RB也動(dòng)作，從而通過繼電器觸點(diǎn)A1、A2、A3、A4完成高/低水位報(bào)警和進(jìn)水/排水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)水位升高時(shí)，傳感器1測得的AC電壓升高，階梯式波形的直流電壓傳送到微處理器30的輸入端子，并由微處理器30中A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)使經(jīng)過編程的微處理器30工作，從而驅(qū)動(dòng)同步驅(qū)動(dòng)器40。同步驅(qū)動(dòng)器40接收微處理器40的輸出信號(hào)并直接驅(qū)動(dòng)各繼電器RH、RS、RL、RB。
此外，在圖4(A)中，由于電極式傳感器中各電極所設(shè)定的電阻值不同，第5電極E5為公用電極，第4、第3、第2和第1電極E4、E3、E2、E1即分別表示低水位報(bào)警、泵起動(dòng)、泵停止和高水位報(bào)警。圖4(B)、(C)所示的浮子式傳感器及轉(zhuǎn)鼓式傳感器的作用與電極式傳感器相似或相同。
圖3中，參考編號(hào)C1～C4為平滑電容器(smoothing condenser)，C5～C8是防噪音的陶瓷電容器?？勺冸娮杵鱒R可調(diào)節(jié)傳感器端子中測得的電壓以適應(yīng)微處理器30的程序，其靈敏性可隨傳感器的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)。
同時(shí)，本發(fā)明適用的8BIT PIC16C711微處理器中的管腳布置示于圖5，表1A～1G為8BIT PIC16C711微處理器的數(shù)據(jù)表，表2中給出了7CH TD62004AP同步驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)，圖6A說明7CH TD62004AP同步驅(qū)動(dòng)器，圖6B為其管腳連接圖。
如上所述，本發(fā)明應(yīng)用微處理器的二線或水位調(diào)節(jié)器能測定傳感器1和水位控制器6之間的故障/不正常狀況，從而輸出報(bào)警信號(hào)，并且結(jié)合各種類型的傳感器1來應(yīng)用水位控制器。
此外，本發(fā)明將微處理器30和同步驅(qū)動(dòng)器40應(yīng)用于水位控制器6的電路板中，因此電氣元件數(shù)量減少，加工成本也得以降低，而且通過改變微處理器30的程序可增加或改變其功能。
雖然在以上說明中描述了多個(gè)實(shí)施例，但顯然本發(fā)明可用許多包括在本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的其它特定方案來實(shí)施。因此，所述實(shí)施例應(yīng)視為說明性的且本發(fā)明可在權(quán)利要求書范圍及其等價(jià)范圍內(nèi)改變。
表1A

表1B(續(xù)表1A)

表1C(續(xù)表1B)

表1D(續(xù)表1C)

表1E(續(xù)表1D)

表1F(續(xù)表1E)

表1G(續(xù)表1F)

表1H(續(xù)表1G)

表2

權(quán)利要求
1.一種二線式水位調(diào)節(jié)器，包括傳感器部件，安裝在水箱上部，用于探測其中的水位；泵，按外界的控制信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)，用于向水箱供水；泵控制盤，用于控制所述泵的運(yùn)轉(zhuǎn)；水位控制器，可接收所述傳感器部件的水位信號(hào)，用于控制所述泵控制盤的操作，其中該傳感器部件和水位控制器用兩根導(dǎo)線連接，不用計(jì)及正、負(fù)號(hào)，其特征在于水位控制器包括微處理器，可接收來自所述傳感器部件的水位信號(hào)；繼電器驅(qū)動(dòng)部件，可根據(jù)輸入的控制信號(hào)操縱高水位繼電器、泵控制繼電器、低水位繼電器、及蜂音繼電器；同步驅(qū)動(dòng)器，可根據(jù)所述微處理器的控制信號(hào)將一控制信號(hào)送到所述繼電器驅(qū)動(dòng)部件，以便使該繼電器驅(qū)動(dòng)部件動(dòng)作；及指示燈部件，與微處理器連接，可根據(jù)所述微處理器的控制信號(hào)輸出泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、高/低水位報(bào)警、及線路故障等信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的水位調(diào)節(jié)器，其特征在于所述傳感器部件可選擇與電極式傳感器、浮子式傳感器及轉(zhuǎn)鼓式(tumbler type)傳感器三種中的任何一種連接，因此不論所連接的是何種傳感器，其都可使用。
3.如權(quán)利要求1所述的水位調(diào)節(jié)器，其特征在于，隨著所述微處理器中程序的改動(dòng)，可對(duì)所述泵進(jìn)行多級(jí)控制或其它形式的控制。
4.如權(quán)利要求1所述的水位調(diào)節(jié)器，其特征在于，當(dāng)所述傳感器部件中檢測不到直流電壓時(shí)，所述微處理器即識(shí)別出發(fā)生了不正常情況，如傳感器線路的斷路或短路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用微處理器的二線式水位調(diào)節(jié)器，其包括測定水箱中水位的傳感器部件；給水箱供水的泵；控制泵運(yùn)轉(zhuǎn)的泵控制盤；以及控制泵控制盤工作的水位控制器。其中，傳感器部件和水位控制器通過二根線連接而不管其正、負(fù)號(hào)，其特征在于，水位控制器包括微處理器，可接收來自傳感器部件的水位信號(hào)；繼電器驅(qū)動(dòng)部件，可根據(jù)輸入的控制信號(hào)操縱高水位繼電器，泵控制繼電器，低水位繼電器，及蜂音繼電器；同步驅(qū)動(dòng)器，可根據(jù)微處理器的控制信號(hào)將一控制信號(hào)輸送到繼電器驅(qū)動(dòng)部件；及指示燈部件，與微處理器連接，可根據(jù)微處理器的控制信號(hào)輸出泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、高/低水位報(bào)警、及線路故障等信號(hào)。
文檔編號(hào)G05D9/12GK1403886SQ0212266
公開日2003年3月19日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者崔大烈 申請人:崔大烈