專利名稱：液位控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于傳感器應用領域，具體是一種液位控制器。
背景技術：
在工業(yè)和家庭應用中，抽水機多根據(jù)水池(或其它積水較深的場合)中液位傳感器的 指示來工作。液位控制器的種類有很多，例如電容式、紅外式、浮球式等。這些器件由于 其傳感器的局限，靈敏度要么過高， 一點點的其它干擾都會使液位控制器輸出信號，要么 過低，遲遲沒有反應。另外傳感器的壽命也比較短。
發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本實用新型提出了一種新型的液位控制器，具 體技術方案如下
一種液位控制器包括電源轉換電路、液位計、濾波放大電路、A/D轉換電路、處理器 和控制電路；電源轉換電路把交流電轉換成本液位控制器使用的電源；液位計把感受的水 深壓力變成電信號并輸出，輸出信號依次經(jīng)濾波放大電路和A/D轉換電路后輸入到處理器， 處理器處理所述信號后，把控制信號經(jīng)過控制電路輸出；所述液位計內設有壓力傳感器。
所述壓力傳感器是一個彈性體，在該彈性體上固定有4個電阻應變計，該電阻應變計 構成惠斯頓電橋，電橋的輸出連接濾波放大電路；所述彈性體緊貼在一塊密封的繃緊了的 彈性薄膜上。所述液位計是圓錐體空腔，該圓錐體底部密封有所述彈性薄膜。所述彈性薄 膜的材質是橡膠。
所述控制電路包括電平轉換電路、繼電器；所述處理器的輸出信號經(jīng)電平轉換電路， 驅動繼電器的控制端，繼電器的輸出端即為本液位控制器的輸出端。所述控制電路還包括 可控硅；可控硅和繼電器并聯(lián)。電平轉換電路與可控硅連接，這樣可以延長繼電器的壽命。 原理是，接通可控硅先導通吸收大的沖擊電流，然后繼電器吸合；斷開繼電器先打開， 然后可控硅再斷開。具體來說，所述處理器的輸出信號先通過軟件延時，并聯(lián)的輸出端導 通時，可控硅先通后斷，繼電器后通先斷，可延長繼電器的壽命，經(jīng)電平轉換電路，驅動 可控硅的觸發(fā)端。繼電器的輸出端、可控硅輸出端即為本液位控制器的輸出端。
本控制器還包括溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端經(jīng)A/D轉換后連接處理器，處理器 讀入溫度傳感器的信號后，根據(jù)環(huán)境溫度變化，直接補償壓力傳感器的溫度漂移；溫度傳 感器和溫度傳感器構成溫度檢測與補償電路。
這樣使本控制器對傳感器要求十分低，所以可降低產(chǎn)品的成本。
本液位控制器所用交流電源進線和控制輸出線集成在一根電纜線中。所述電纜線中還 集成有透氣管，液位計內部通過透氣管與大氣連通。該方式平衡大氣壓的變化。
所述處理器的輸入端還設有標定水位參數(shù)電路。所述處理器的輸入端還連接有標定水 位參數(shù)電路；該電路使本控制器的處理器通過串行通信(例如RS485)與外部的上級處理 器進行通信。
所述處理器可以采用內嵌有A/D轉換電路的處理器。
本控制器的核心是用電阻應變計(傳感器)技術，通過將水的深度形成的壓力轉換成 電信號并精確測量出水深，可以可靠、精確的測出水的深度及變化。數(shù)字標定技術(在水 中直接按深度尺)進行數(shù)字校準，避免了現(xiàn)有的各種水位控制的離散性。
本實用新型的原理是，液位的高度不同，其產(chǎn)生的重量、壓力不同。液位控制器是通
過彈性薄膜的形變、利用電阻應變計壓力傳感器感應不同高度液位的壓力，微處理器CPU (即所述的處理器)接收到檢測信號，微處理器CPU通過軟件分析、數(shù)據(jù)處理后轉換為對 應液位的高度數(shù)據(jù)，控制功率器件(可控硅、繼電器)，啟動外接抽水機工作。本控制器內部可以提供直流電源，作為應用，內部水位深度控測信號以數(shù)字形式通過 RS485 (或其他接口)傳送到上級處理器進行綜合控制?？梢圆捎糜芯€方式及無線網(wǎng)絡方 式實現(xiàn)中央集中控制，以及后備操作方式。系統(tǒng)可以用2臺或多臺液位控測器，主機可通 過讀取多個數(shù)據(jù)，判斷是否測控準確，若一個有故障，另一個立即啟用作為備用，用于關 鍵控制系統(tǒng)及場合。
本實用新型的優(yōu)點是，自動啟動或停止外接抽水機，不需要人員值守；壓力傳感器是 電阻應變計惠斯頓電橋壓力傳感器，性能穩(wěn)定，受環(huán)境影響小，而且感應液位精度高；設 有標定水位參數(shù)電路，高度臨界值修改方便，液位高度可根據(jù)實際需要在工廠內靈活設置； 由于采用繼電器輸出，使本實用新型帶負載能力強；本實用新型選用功耗小的器件，整機 待機電流小；控制器的2根交流電源進線和控制輸出線集成在一根電纜線中，連接線簡單 明了；該電纜線中還集成有透氣管，使本實用新型中在水面下的壓力和大氣壓力保持平衡。


圖1是本實用新型電路原理框圖
圖2是壓力傳感器俯視圖
圖3是壓力傳感器正面視圖
圖4是本實用新型的外形圖
圖5是本實用新型使用狀態(tài)示意圖
圖6是電纜線示意圖
圖7是本實用新型電路示意圖
液位計l、液位計插頭2、抽水機插頭3、抽水機4、透氣管5、控制線6、火線7、零 線8;圖5中，水位〉6"時抽水機啟動，水位<3"時抽水機停止
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。
一種液位控制器包括電源轉換電路、液位計、濾波放大電路、A/D轉換電路、處理器 和控制電路；電源轉換電路把交流電轉換成本液位控制器使用的電源；液位計把感受的水 深壓力變成電信號并輸出，輸出信號依次經(jīng)濾波放大電路和A/D轉換電路后輸入到處理器， 處理器處理所述信號后，把控制信號經(jīng)過控制電路輸出；所述液位計內設有壓力傳感器。
所述壓力傳感器是一個彈性體，在該彈性體上固定有4個電阻應變計，該電阻應變計 構成惠斯頓電橋，電橋的輸出連接濾波放大電路；所述彈性體緊貼在一塊密封的繃緊了的 彈性薄膜上。所述液位計是圓錐體空腔，該圓錐體底部密封有所述彈性薄膜。所述彈性薄 膜的材質是橡膠。
所述控制電路包括電平轉換電路、繼電器；所述處理器的輸出信號經(jīng)電平轉換電路， 驅動繼電器的控制端，繼電器的輸出端即為本液位控制器的輸出端。所述控制電路還包括 可控硅；可控硅和繼電器并聯(lián)。電平轉換電路與可控硅通過軟件延時的連接。
本控制器還包括溫度檢測與補償電路
本液位控制器所用交流電源進線和控制輸出線集成在一根電纜線中。所述電纜線中還
集成有透氣管，液位計內部通過透氣管與大氣連通。該方式平衡大氣壓的變化。
所述處理器的輸入端還連接有標定水位參數(shù)電路；該電路使本控制器的處理器可以通
過串行通信連接外部的上級處理器進行綜合控制。本例中，該電路是RS485電路，由于該
電路是現(xiàn)有技術中常用的轉換電路，在此不作進一步限制。
本例中的處理器采用內嵌有所述A/D轉換電路的微處理器(即CPU)。 所述電平轉換電路是以功率器件為核心的驅動電路，本例中，該功率器件是驅動能力
較強的三級管。
本例中，所述液位控制器外形是是圓錐形，在圓錐的底部是一塊密封的繃緊了的橡膠該橡膠薄膜壓迫變形的程度也不同，這會影響到緊貼它的壓力傳感器的形變，從而使它輸 出一個和液面高度成正比例的電信號。 具體來說，
1) 電子控制線路板由2塊PCB組成， 一塊是電源穩(wěn)壓和功率控制功能電路； 一塊是采 集壓力傳感器模擬信號的邏輯處理功能電路。
2) 交流220V電源通過電源轉換電路的降壓、橋堆整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后，得到直流12V 電壓，DC12V為各功能電路提供激勵電源。
3) 壓力傳感器信號經(jīng)過LM324運算放大器及其外圍組成的電路放大、濾波處理后， CPU (UPD78F9234)采集模擬信號，經(jīng)CPU內部的A/D轉換、軟件數(shù)據(jù)運算處理后，輸 出控制信號，控制繼電器K1的工作狀態(tài)。
4) CPU的pOO/p01輸出信號經(jīng)過功率器件(例如三極管)電平邏輯轉換，控制可控硅、 繼電器的工作狀態(tài)。
5) CPU的p 21讀入溫度傳感器的模擬信號(由于本CPU中內置有A/D轉換，所以本 例中未有外置的A/D轉換器)，檢測環(huán)境溫度。
本實用新型可以作為水位開關(可直接采用交流電的通斷控制(開或者關)，可設定 開關的準確位置)，也可以作為精密的水深檢測儀(由于水深和壓力大小有一定的關系， 放大處理后的檢測信號可指示精密的水深，并可由處理器通過RS485進行綜合控制)。
權利要求1、一種液位控制器，其特征是包括電源轉換電路、液位計、濾波放大電路、A/D轉換電路、處理器和控制電路；電源轉換電路把交流電轉換成本液位控制器使用的電源；液位計把感受的水深壓力變成電信號并輸出，該輸出信號依次經(jīng)濾波放大電路和A/D轉換電路后輸入到處理器，處理器處理所述信號后，把控制信號經(jīng)過控制電路輸出；所述液位計內設有壓力傳感器。
2、 根據(jù)權利要求1所述的液位控制器，其特征是所述壓力傳感器是一個彈性體，在 該彈性體上固定有4個電阻應變計，該電阻應變計構成惠斯頓電橋，電橋的輸出連接濾波 放大電路；所述彈性體緊貼在一塊密封的繃緊了的彈性薄膜上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的液位控制器，其特征是所述液位計是帶有空腔的圓錐體， 該圓錐體底部密封有所述彈性薄膜。
4、 根據(jù)權利要求3所述的液位控制器，其特征是所述彈性薄膜的材質是橡膠。
5、 根據(jù)權利要求1所述的液位控制器，其特征是所述控制電路包括電平轉換電路、 繼電器；所述處理器的輸出信號經(jīng)電平轉換電路，驅動繼電器的控制端，繼電器的輸出端、 可控硅輸出端即為本液位控制器的輸出端。
6、 根據(jù)權利要求5所述的液位控制器，其特征是所述控制電路還包括可控硅和繼電 器并聯(lián)；電平轉換電路與可控硅連接。
7、 根據(jù)權利要求1所述的液位控制器，其特征是還包括溫度傳感器，溫度傳感器的 輸出端經(jīng)A/D轉換后連接處理器，處理器讀入溫度傳感器的信號后，根據(jù)環(huán)境溫度變化， 直接補償壓力傳感器的溫度漂移；溫度傳感器和溫度傳感器構成溫度檢測與補償電路。
8、 根據(jù)權利要求1所述的液位控制器，其特征是本液位控制器所用交流電源進線和 控制輸出線集成在一根電纜線中。
9、 根據(jù)權利要求8所述的液位控制器，其特征是所述電纜線中還集成有透氣管，液 位計內部通過透氣管與大氣連通。
10、根據(jù)權利要求1所述的液位控制器，其特征是所述處理器還連接有標定水位參數(shù) 電路。
專利摘要一種液位控制器包括電源轉換電路、液位計、濾波放大電路、A/D轉換電路、處理器和控制電路；電源轉換電路把交流電轉換成本液位控制器使用的電源；液位計把感受的水深壓力變成電信號并輸出，輸出信號依次經(jīng)濾波放大電路和A/D轉換電路后輸入到處理器，處理器處理所述信號后，把控制信號經(jīng)過控制電路輸出；所述液位計內設有壓力傳感器。本實用新型的優(yōu)點是，自動啟動或停止外接抽水機，不需要人員值守；性能穩(wěn)定，受環(huán)境影響小，而且感應液位精度高。
文檔編號G05D9/00GK201315026SQ20082023789
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權日2008年12月15日
發(fā)明者袁懷耀 申請人:傳力電子衡器(南京)有限公司