基本信息
- 项目名称：
- 全自动水池水位控制器研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该作品是基于电路基本原理的一个小型水位控制装置，主要有三部分组成。 1．水上装置。水上装置主要由电流放大元件三极管、电路控制元件电磁继电器、报警元件、LED灯、蜂鸣器和电路保护元件电阻等组成。 2.水上显示装置图。显示装置主要是由电流表改装的，通过一定比例关系就可以用来显示水位高度。 3.水下装置。水下装置主要由弹簧片、弧形电阻杆和浮子组成。
- 详细介绍：
- 全自动水池水位控制器研究报告 引言：当今社会飞速发展，人们对自动化产品的需求日益强烈，经过观察，我发现日常生活中，人们对水池水位自动控制有一定需求，因此，我对此做了一定研究。 背景技术：目前，市面上也有许多水池水位自动控制类电子产品，其大多数是依赖压力传感器和单片机控制实现其功能，如图1是目前较为普遍的一类水位控制器实物图。（图1） 图1 发明目的：针对目前生活中水池水位控制方面的不便和水池水位控制器价格过高而无法大面积使用以及因水位不能自动控制而造成的灾害，我对此类产品进行了改良和研究，希望对人们有所帮助。 装置原理： 一、装置组成 1．水上装置。水上装置主要由电流放大元件三极管、电路控制元件电磁继电器、报警元件、LED灯、蜂鸣器和电路保护元件电阻等组成。以下是水上装置实物图（图2） 图2 2.水上显示装置图。显示装置主要是由电流表改装的，通过一定比例关系就可以用来显示水位高度。 3.水下装置。水下装置主要由弹簧片、弧形电阻杆和浮子组成，如下图（图3） 图3 二.原始电路图及继电器接线方式以及改进后实验方案 ⑴原设计电磁继电器1和电磁继电器2均接常开触点，电磁继电器3接常闭触点。 ⑵实际遇到的困难及克服办法. ①实际试验时发现若按以上电路图进行元器件连接与调试,发现其根本无法运行，经过检测发现是二极管和三极管应用错误，改进后的实验电路图在三极管使用位置采用了三极管发射极e接地放大电路（如右图），并在实验电路中追加了普通二极管作为电流表保护装置（防止电路使用时接线错误损坏电流表），另外为了控制灵活还增加了区域电路控制开关，并将原先电路电路分成了两部分子电路，分别有单独的控制电源，这样做的优点是控制更加有效、灵敏，两个电路交替运作，缺点是电路总在运行。 ②拟改进办法。由于现在时间和个人电路及电学知识及实践有限，我没有对电路进行改进，但目前已有改进方案，具体方案如下： a.精确计算各电路电学数值后，再外加一个放大电路，并外加可调电阻和继电器。可调电阻用于调节所需控制的水位数值(可通过电流表建立联系)。继电器控制在这个范围内断开其余两个电路，使其不能工作，这样不仅可以节约能源还可以更加巧妙的控制水位，从而使控制器功能更加完善，进而获得更强的市场适应能力，提升竞争影响。 b.将各模块集成，以节约空间和成本。因为现在装置比较大，而且较难组装。 三.工作原理简介。 使用时将水下装置放入水池底部，设定一定高度值，接入电源然后将所有开关置于闭合状态，并确定所有连接绳无打结，可以滑动。在工作状态下： （1） 水位升高，水下装置中的浮子升高牵动弹簧片，弹簧片下降，这样电路中串入的电阻减小，因而总体电流增大，电磁继电器1和3就会工作，1会接通电机1电路，模拟储水控制，当水位达到一定高度值后，便停止出水，而此时继电器3相当于启动了保护电路，即此时晶体管放大电路不工作，避免了电流瞬时过大而对晶体管和控制电路造成损害。 （2） 水位降低，水下装置中浮子降低，弹簧片失去牵引，恢复形变，故串入电阻值增大，此时继电器3无法工作，三极管起放大电路电流作用，继电器2工作，接通电机2电路，电机2模拟进水工作，防止了水池干涸。 五．市场前景 该产品构造简单功能齐全，不仅具有水位显示功能，还可设置高低水位报警，可使用于游泳池、储水箱、甚至大型水坝水位控制，在目前普通家庭和公共场合中具有很大应有前景和市场，而其成本大约只有30多元，利润空间颇大。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 该作品主要目的是解决生活中水位控制的不方便，基本思路是通过水下探测装置反映信号进而控制水上装置特定电路的通断与闭合而完成水池水位控制。控制电路主要包括继电器、三极管、电阻等电学元件。创新点在于： 1.能巧妙利用基本元件特性完成水位控制，其中虽没有用到单片机智能控制，但也能执行同类产品的功能，比如显示液面高度与调节液面高度，而且有一定精度（目前未完成测算）。 2.运用动滑轮放大了测量量程，使其应用范围更广，而且动滑轮数量还可增加，因此量程基本不受限制。技术关键主要是正确识别、组装和焊接各电学元件（几乎所有的元件使用方法都是实验而来）、切割、裁剪材料与精确制作水下装置。 3.通过较小直流电压控制较高交流电压，不仅安全而且避免了水下装置放置于水中造成的不安全隐患并降低了水介质加入带来的电阻变化以至于其在一定程度上可以被忽略。
科学性、先进性
- 作品主要优点是构思比较巧妙，成本较低。与现有技术相比，功能上基本达到要求，并具有显示与调节功能，可以说取得了一点小小的突破，即不利用单片机也能进行智能控制，但也存在缺陷但是经过考虑目前也已有改进方案，具体方案如下： a.精确计算各电路电学数值后，再外加一个放大电路，并外加可调电阻和继电器。可调电阻用于调节所需控制的水位数值(可通过电流表建立联系)。继电器控制在这个范围内断开其余两个电路，使其不能工作，这样不仅可以节约能源还可以更加巧妙的控制水位，从而使控制器功能更加完善，进而获得更强的市场适应能力，提升竞争影响。 b.将各模块集成，以节约空间和成本。因为现在装置比较大，而且较难组装。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 实物产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用时将水下装置放入水池底部，设定一定高度值，接入电源然后将所有开关置于闭合状态，并确定所有连接绳无打结，可以滑动。在工作状态下： （1） 水位升高，水下装置中的浮子升高牵动弹簧片，弹簧片下降，这样电路中串入的电阻减小，因而总体电流增大，电磁继电器1和3就会工作，1会接通电机1电路，模拟储水控制，当水位达到一定高度值后，便停止出水，而此时继电器3相当于启动了保护电路，即此时晶体管放大电路不工作，避免了电流瞬时过大而对晶体管和控制电路造成损害。 （2） 水位降低，水下装置中浮子降低，弹簧片失去牵引，恢复形变，故串入电阻值增大，此时继电器3无法工作，三极管起放大电路电流作用，继电器2工作，接通电机2电路，电机2模拟进水工作，防止了水池干涸。 五．市场前景 该产品构造简单功能齐全，不仅具有水位显示功能，还可设置高低水位报警，可使用于游泳池、储水箱、甚至大型水坝水位控制，在目前普通家庭和公共场合中具有很大应有前景和市场，而其成本大约只有10多元，利润空间颇大.
同类课题研究水平概述
- 目前国内外的同类产品绝大多数都依赖于单片机智能控制，但所具备的功能几乎都差不多，主要都是高低水位自动报警、高低水位自动控制和全水位高度显示，而我所做的产品经过调试也具备了这些功能，以下是目前国内外以下同类产品的调查。其中也反映出了许多问题，其一就是实现如此简单的控制活动是否需要如此大费周章，其二是以下生产工艺较难不利于推广。 多功能全自动水位控制器 成果项目名称 多功能全自动水位控制器 所有权人 邓仲夫 省(国)别 中国湖南 完成时间 2004-12-04 项目类别 环保能源 性 质 经鉴定的科技成果 所属单位 机动车检测中心 技术性能 该专利技术由集成电路，继电器为核心器件的控制器和水位检测电路的探头组成，具有水位自动检测及多种联合控制水位等功能。自动实现储水箱的补水、排水，防止水箱溢水和缺水及水源因缺水而使水泵空转损坏。 在水泵电机（电磁阀）及电源正常情况下:供水时，当储水箱（水塔）水位在下限位时并在水源（水井）有水时自动启动向储水箱供水。当储水箱水位达到上限位时或水源水位降到下限位时自动停机；用于排水时，当储水池水位上升到上限位时，自动启动排水，当储水池水位降到下限位时，自动停机；该控制器在无人看管的情况下能安全可靠地对水位进行自动控制，还可用于水位自动报警及检测。 该控制器体积小，使用寿命长，工作可靠稳定，适用水质广，安装极其容易，安装造价比浮球机械式要低，用户在使用该产品后，节约电能，不浪费水资源。 该专利技术电路原理根据用途可分别生产上、下水池联合控制，单控水塔，单控排水，水位报警，与太阳能热水器、锅炉等配套等一系列水位控制器产品。
