CN101603526A - 一种电磁泵、电磁泵的流量控制装置和流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁泵、电磁泵的流量控制装置和流量控制方法，通过过零电路得到与驱动电磁泵的脉冲电源同频率同相位的脉冲信号，然后通过改变单位时间内脉冲信号的个数和组合顺序来触发可控硅，并通过可控硅改变电磁泵往复运动的次数来改变流量。本发明实现了在驱动电磁泵的电源频率固定时的流量调整，具有成本低可靠性高的优点。

Description

一种电磁泵、电磁泵的流量控制装置和流量控制方法

技术领域

本发明涉及以电磁方式工作的泵技术领域，尤其涉及一种电磁泵、电磁泵的流量控制装置和流量控制方法。

背景技术

电磁泵(SOLENOID PUMP)是一种将动力和泵体直接结合为一体的液体泵。电磁泵的工作原理类似普通电磁阀，它以交流电为工作动力，电流通过电磁绕组形成交变固定磁场，与可运动的泵体形成交互作用，带动泵体振动，推动液体输出。

电磁泵是一种技术成熟并且广泛应用的泵类产品，具有结构紧凑，输出压力高，无泄漏，体积小，价格相对低廉，输出流量较小等特点。与常用的离心式(叶轮)泵比较其输出压力高出2至10倍，与柱塞泵比较，体积减少1倍以上。

现有的电磁泵多采用如图1所示的脉冲电源供电工作，电磁泵在电磁线圈中通入脉冲电源后，线圈内产生磁场，直接利用泵的电磁线圈产生的电磁力驱动具有单向阀的柱塞做往复直线运动来输送液体，而无需传统机械泵的将圆周运动转化为往复运动的复杂结构和能量损失。

但是如果按照图1所示的脉冲电源供电工作，在供电频率固定，电压幅度固定情况下其流量是固定的，无法调节液体流量。若想要调节流量，目前通常的做法是调节供电频率、或者改变供电电压幅度、或改变供电电压导通角等方法。

由于电磁泵目前主要应用于小家电等领域，在一些成本敏感的情形下，通过改变供电频率、或改变供电电压幅度来改变流量通常会增加不菲的成本；若采用改变供电电压导通角的方法，即脉冲宽度调制PWM(Pulse WidthModulation)方法，则该方法在导通角小于一定角度时存在盲区，并且在批量生产时还存在电磁泵的一致性问题。因而，目前常用的流量调节方法均不太适用，需要一种灵活的低成本控制电磁泵流量的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电磁泵、电磁泵的流量控制装置和流量控制方法，实现低成本高可靠性控制电磁泵流量的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁泵的流量控制装置，用于调整电磁泵的流量，该流量控制装置，包括：

过零电路，用于从交流电源的输出端取得基准脉冲信号，将该基准脉冲信号提供给控制板；

控制板，用于根据流量调整的实际需要，对从过零电路得到的基准脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅模块的触发脉冲，控制板利用该触发脉冲信号来控制可控硅模块的工作状态；

整流电路，用于将交流电源所提供的电源变换为脉动电源供给电磁泵；

可控硅模块，用于按照所述触发脉冲信号控制电磁泵改变每个过零点时的导通或截止状态，通过改变电磁泵的工作频度来改变电磁泵流量。

该流量控制装置，还包括：

用于为整个装置及电磁泵供电的第一电源，该第一电源提供交流电源。

该流量控制装置，还包括：

第二电源，用于将从第一电源获得的输出电压转换为低压电压，为控制板和可控硅模块提供低压电源。

所述过零电路，在交流电源每个过零处产生一个中断脉冲信号发到控制板作为外部中断输入。

本发明还提供一种电磁泵的流量控制方法，包括如下步骤：

获取用户的流量调整命令，在需要进行流量调整时，根据其中的流量数值，修改导通表；

过零电路进行过零检测，通过过零电路从电源得到一同频率，同相位的脉冲信号，在过零输入时，则开始查询导通表；

根据导通表，判断是否需要导通，若是，则对上述脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅的触发脉冲，输出触发脉冲，控制电磁泵进行导通工作，若否，则直接结束。

根据其中的流量数值，修改导通表的步骤中，在一个调整周期t内，动力电源的频率f的情况下，流量调整的最小调整值p为：

p＝1/(t*f)

在动力电源的频率不变的情况下，通过增加调整周期t来要提高流量调整的精度。

根据其中的流量数值，修改导通表的步骤中，在一个调整周期t内，对导通表的修改主要是修改调整周期内导通的脉冲个数。

本发明还提供一种电磁泵，包括电磁泵本体，以及流量控制装置，其中，该流量控制装置包括：

过零电路，用于从交流电源的输出端取得基准脉冲信号，将该基准脉冲信号提供给控制板；

控制板，用于根据流量调整的实际需要，对从过零电路得到的基准脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅模块的触发脉冲，控制板利用该触发脉冲信号来控制可控硅模块的工作状态；

整流电路，用于将交流电源所提供的电源变换为脉动电源供给电磁泵本体；

可控硅模块，用于按照所述触发脉冲信号控制电磁泵改变每个过零点时的导通或截止状态，通过改变电磁泵的工作频度来改变电磁泵流量。

所述过零电路，在交流电源每个过零处产生一个中断脉冲信号发到控制板作为外部中断输入。

该流量控制装置，还包括：用于为整个装置及电磁泵供电的第一电源，该第一电源提供交流电源；第二电源，用于将从第一电源获得的输出电压转换为低压电压，为控制板和可控硅模块提供低压电源。

本发明的电磁泵流量控制装置及控制方法，通过过零电路得到与驱动电磁泵的脉冲电源同频率同相位的脉冲信号，然后通过改变单位时间内脉冲信号的个数和组合顺序来触发可控硅，并通过可控硅改变电磁泵往复运动的次数来改变流量。

由于本发明通过改变单位时间内的电磁泵往复运动的次数来改变流量，其一致性和重复性较PWM控制法有较大改善。在本发明中，可控硅的触发方式为过零触发，通过产生和控制触发脉冲，使可控硅按一定规律导通360度。本发明实现了在驱动电磁泵的电源频率固定时的流量调整，具有成本低可靠性高的优点。

附图说明

图1是现有电磁泵的脉冲电源的工作电压波形示意图；

图2是本发明的电磁泵流量控制装置的结构示意图；

图3是本发明的电磁泵流量控制方法的流程图；

图4是采用本发明电磁泵流量控制方法输出的脉动电源电压波形A；

图5是采用本发明电磁泵流量控制方法输出的脉动电源电压波形B；

图6是使用该方法的设备的一个具体实际电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

本发明的技术方案的主要思路为：通过过零电路得到与驱动电磁泵的脉冲电源同频率同相位的脉冲信号，然后通过改变单位时间内脉冲信号的个数和组合顺序来触发可控硅，并通过可控硅改变电磁泵往复运动的次数来改变流量。

如图2所示，显示了本发明所提供的电磁泵的流量控制装置的结构示意图，用于调整电磁泵7的流量，该流量控制装置，包括：

第一电源1，用于为整个装置及电磁泵供电，其输入为市电，额定电压根据电磁泵的工作需要可以输入为110伏、220伏或380伏，也可以根据需要设定为特殊电压值；

第二电源2，为低压电源，主要用于将从第一电源获得的输出电压转换为低压电压，为控制板4和可控硅模块5提供低压电源，例如输出5伏的工作电压给控制板和可控硅模块；

过零电路3，用于从第一电源的电源输出端取得基准脉冲信号，将该基准脉冲信号提供给控制板4；此时，基准脉冲信号为均匀脉冲信号，即固定频率的脉冲信号；

控制板4，用于根据流量调整的实际需要，对从过零电路3得到的基准脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅模块的触发脉冲；该触发脉冲已根据调整的实际需要，关断了部分脉冲信号，即如图2所示，此时的触发脉冲信号相比于基准脉冲信号，部分脉冲被关断了；控制板4利用该触发脉冲信号来控制可控硅模块5的工作状态；

整流电路6将第一电源所提供的电源变换为脉动电源供给电磁泵7；

可控硅模块5，用于按照触发脉冲信号控制电磁泵7改变每个过零点时的导通或截止状态，通过改变电磁泵的工作频度来改变电磁泵流量。

这样，根据流量调整的需要，通过改变的电源频率，改变了单位时间内的电磁泵往复运动的次数，从而最终实现了改变电磁泵的流量。

如图3所示，显示了本发明的流量控制方法的流程图，

首先，根据用户指令，在需要进行流量调整时，获取用户的流量调整命令，根据其中的流量数值，修改导通表；该步骤主要由控制板实现，即用于确定何时导通及关断，根据流量要求来设定调整的周期，以及该周期内导通的脉冲个数。

过零电路进行过零检测，通过过零电路从电源得到一同频率，同相位的脉冲信号，在过零输入时，则开始查询导通表；

根据导通表，判断是否需要导通，若是，则对上述脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅的触发脉冲，输出触发脉冲，控制电磁泵进行导通工作，若否，则直接结束；

继续进行过零检测，按照导通表进行导通断开的控制即可实现单位时间内对流量调节。

在图1所示的现有的不加控制时的脉冲电源电压波形图中，t代表一段时间，则在这段时间段t内，水泵往复运动7次，假设流量为P。

图4为应用本发明的流量控制装置后的脉冲电源电压波形图，在时间t内，关断了2个脉冲，水泵往复运动5次，按此脉冲电源驱动电磁泵后，则流量为5/7*P。

图5为应用本发明的流量控制装置后的另一种脉冲电源电压波形图，在时间t内，关断了3个脉冲，水泵往复运动4次，按此脉冲电源驱动电磁泵后，则流量为4/7*P。

如图6所示，显示了本发明的流量控制装置的一种具体实施时的实际电路图。下面结合图2、图6进行说明，其中，

图2所示的控制板4的具体控制功能，由单片机U1实现；

所述第一电源1，用以提供动力电源，这里的第一电源作为动力电源，以220伏市电为例，具体到电磁泵，应以电磁泵的额定工作电压为准，例如110伏和380伏的电磁泵则要以相应电压值为动力电源；

所述第二电源2，用于提供控制电源，考虑到成本，这里的第二电源并未采用隔离的方案而是采用简单的阻容电源方式，第二电源作为控制电源，其正极直接跟第一电源所提供的市电的火线相连，市电由火线L，零线N引入，由电阻R1、R2，电容C1、C2、C5，二极管D1、D2，稳压二极管DZ1组成的阻容电源部分即构成了所述第二电源2，用于为整个控制部分例如控制板和可控硅模块提供5伏的控制电源VCC；

所述过零电路3，用于进行过零检测，由电阻R5、R7、R8、R17，二极管D3、D4，电容C8组成，在交流电源每个过零处产生一个中断脉冲信号发到单片机的2脚也就是外部中断输入脚，由于是采用中断处理方式，因此控制信号的脉冲和动力电源的脉冲之间能保持很好的同步性，这样也为准确控制可控硅触发提供了基础；

单片机U1在收到每个过零中断时，通过流量表来决定接下来的一个脉冲是触发还是截止可控硅，并通过单片机的7脚来输出一个高低电平，用于实现对双向可控硅SCR1的触发；

电磁泵7的2个脚分别接在插口M1和M2，二极管D5将交流电源变为脉冲电源，同时又在双向可控硅SCR1的控制下决定每个脉冲的导通截止状态；这里的双向可控硅SCR1选用额定电流1安培的BT131，若选用其它双向可控硅应以电磁泵的额定工作电流为准。

本发明所针对的流量调整不同于传统的PWM调整，而是以每个脉冲的通断来决定流量，因此如果以t代表一个调整周期，f代表动力电源的频率，以p代表流量调整的最小调整值，则有：

p＝1/(t*f)

以国内的市电作为动力电源为例，则f＝50Hz，假设调整周期为1秒，则p＝1/50＝0.02＝2％，调整最小间隔为2％，这样在动力电源的频率不变的情况下，要提高流量调整的精度只能通过增加调整周期来实现；

例如想要得到1％的流量调整精度，则调整周期取为2秒，p＝1/(2*50)＝0.01＝1％，当然为了保持流量的连贯性，在一个调整周期内的导通的脉冲应以均匀的分布。

本发明所提供的流量控制装置，可以独立工作，与电磁泵分开，这样该控制装置可以适用多种不同的电磁泵，而具体控制参数，可以根据需要设定即可。也可以与电磁泵为一体工作，即作为电磁泵的固定一部分，专门控制某一电磁泵。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1、一种电磁泵的流量控制装置，用于调整电磁泵的流量，其特征在于，该流量控制装置，包括：

过零电路，用于从交流电源的输出端取得基准脉冲信号，将该基准脉冲信号提供给控制板；

控制板，用于根据流量调整的实际需要，对从过零电路得到的基准脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅模块的触发脉冲，控制板利用该触发脉冲信号来控制可控硅模块的工作状态；

整流电路，用于将交流电源所提供的电源变换为脉动电源供给电磁泵；

可控硅模块，用于按照所述触发脉冲信号控制电磁泵改变每个过零点时的导通或截止状态，通过改变电磁泵的工作频度来改变电磁泵流量。

2、如权利要求1所述的电磁泵流量控制装置，其特征在于，该流量控制装置，还包括：

用于为整个装置及电磁泵供电的第一电源，该第一电源提供交流电源。

3、如权利要求1所述的电磁泵流量控制装置，其特征在于，该流量控制装置，还包括：

第二电源，用于将从第一电源获得的输出电压转换为低压电压，为控制板和可控硅模块提供低压电源。

4、如权利要求1所述的电磁泵流量控制装置，其特征在于，

所述过零电路，在交流电源每个过零处产生一个中断脉冲信号发到控制板作为外部中断输入。

5、一种电磁泵的流量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取用户的流量调整命令，在需要进行流量调整时，根据其中的流量数值，修改导通表；

过零电路进行过零检测，通过过零电路从电源得到一同频率，同相位的脉冲信号，在过零输入时，则开始查询导通表；

根据导通表，判断是否需要导通，若是，则对上述脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅的触发脉冲，输出触发脉冲，控制电磁泵进行导通工作，若否，则直接结束。

6、如权利要求5所述的流量控制方法，其特征在于，

根据其中的流量数值，修改导通表的步骤中，在一个调整周期t内，动力电源的频率f的情况下，流量调整的最小调整值p为：

p＝1/(t*f)

在动力电源的频率不变的情况下，通过增加调整周期t来要提高流量调整的精度。

7、如权利要求5所述的流量控制方法，其特征在于，

根据其中的流量数值，修改导通表的步骤中，在一个调整周期t内，对导通表的修改主要是修改调整周期内导通的脉冲个数。

8、一种电磁泵，包括电磁泵本体，以及流量控制装置，其中，该流量控制装置包括：

过零电路，用于从交流电源的输出端取得基准脉冲信号，将该基准脉冲信号提供给控制板；

控制板，用于根据流量调整的实际需要，对从过零电路得到的基准脉冲信号进行过零关断和过零开启控制，得到用于触发可控硅模块的触发脉冲，控制板利用该触发脉冲信号来控制可控硅模块的工作状态；

整流电路，用于将交流电源所提供的电源变换为脉动电源供给电磁泵本体；

可控硅模块，用于按照所述触发脉冲信号控制电磁泵改变每个过零点时的导通或截止状态，通过改变电磁泵的工作频度来改变电磁泵流量。

9、如权利要求8所述的电磁泵，其特征在于，

所述过零电路，在交流电源每个过零处产生一个中断脉冲信号发到控制板作为外部中断输入。

10、如权利要求8所述的电磁泵，其特征在于，该流量控制装置，还包括：

用于为整个装置及电磁泵供电的第一电源，该第一电源提供交流电源；

第二电源，用于将从第一电源获得的输出电压转换为低压电压，为控制板和可控硅模块提供低压电源。

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