[发明专利]电子式水位控制器

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其是涉及一种电子式水位控制器。 

背景技术

水位控制器是一种应用十分广泛的自动化器件，在工业循环水、污水处理、食品加工、化学工业、汽车工业、太阳能热水器等领域都有大量的应用，在自来水尚未普及的中西部农村，屋顶水箱更是用其来控制水箱的水位。 

公知的水位控制方法主要有两种：一种是浮子开关，利用浮子随水位的高低作上下机械运动来控制水位。这种浮子开关的缺点是：水中粘性水垢会影响浮子上下运动，使水位控制系统产生控制错误。 

另一种是直流电水位控制系统，即利用变压器对220V市政交流电进行降压和隔离，再利用整流电路将降压后的交流电变成直流电，将电极放入水中，利用水位的高低来控制电路通断，从而检测和控制水位。但直流控制法存在以下问题：1、电镀效应：正电极在水中不断地被消耗；2、负电极上会结上不导电的水垢，使得系统失灵；3、正电极会向水中释放金属离子，影响水质。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述现有技术的不足，而提供一种直接使用市政电网AC220V的50Hz交流电的电子式水位控制器。 

本发明所采用的技术方案如下： 

市政电网使用的是AC220V的50Hz的交流电，可以采用此现成的交 流电来检测水位，这种方法的优点为：1、相对于机械结构的浮子开关，而对包含粘性物质的水中具有更高的使用可靠性；2、相对于直流电水位控制系统，不会引起系统失灵，对水质无任何影响，提高了可靠性，降低了成本。 

市政电网是功率较强的电网，虽然其抗干扰能力较好，但直接将其输入水中是非常危险的。因而本发明的关键就是如何安全地利用市政电网的220V的50Hz市政交流电检测水位。 

市政电网的220V，50Hz交流电有两条线路：相线L和中线N。且市政电网在输电至用户的配电箱下方均设置一根接地金属桩，此桩与用户的中线N是相连的，也就是说中线N都与大地相连接。 

因而本发明采取的技术方案如图2框图所示： 

接地电极与AC220V的中线N之间的虚线表示大地，通过大地和接地电极，容器中的水就得到了两种效应：第一，与市政交流输电网的中线N相连；第二，已经接地，因而任何人员与容器中的水接触都是安全的，不会有危险。 

图2中符号为 的线路板地线在本发明中起到了两种作用：第一，常规作用：为线路板上的整流电路等电路提供公共地线，即线路板接地；第二、特殊作用：当容器中的水浸没采样电极时，在AC220V负半周时，接地电极(或称水中中线N)将通过相关电路及该线路板地线与相线L连通；在AC220V正半周时，相线L也将通过相关电路及该线路板地线与接地电极(或称水中中线N)连通。 

因而在本发明中把AC220V交流电当作检测水位的交流信号源，而容器中的水位相当于接通或断开信号源的开关，当水位高于C时，相当于开关接通，采样电路开始采样；当水位低于C时，相当于开关断开，采样电路停止采样。 

下面结合图2具体说明：AC220V交流电经降压电路降压，滤波稳压电路滤波和稳压，为执行电路提供了工作所需的直流电压。 

当水位高于C时，采样电路获取信号电流I并送至控制信号获取电路，该控制信号获取电路将电流I转换为控制电压，送至执行电路，执行电路则对系统的相应开关做出开或关的操作。 

为了使采样电极和接地电极内流通的电流为交流电流，以避免流通直流电流带来的诸多缺陷。交流平衡电路则在AC220V正半周时(此时相线L为高电位，中线N为低电位)输出电流I′。电流I′在数值上与电流I相等，相位上相差180°，它们之间的关系如图3所示。若忽略整流二极管0.7V起始导通电压的影响，以时间为横轴，将I、I′合在一起，则为50Hz的正弦波交流电流。图3所示的正弦波交流电流就是采样电极和接地电极内流通的电流。 

下面结合图4所示的工作原理图，进一步说明本发明。