CN102536770A - 具有自保护功能的水泵及其自保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自保护功能的水泵及其自保护方法，所述具有自保护功能的水泵包括依次连接的水泵、转速提取电路、检测控制电路和开关电路，一个电源输入单元经所述开关电路连接并供电给所述水泵，所述开关电路连接并控制所述电源输入单元的输出。所述方法包括如下步骤：1）检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内；2）如果水泵的转速不在正常范围内，则控制水泵断电，经过第一时延后重新通电；3）在第二时延内检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内，并转回步骤2）。本发明通过检验、判断水泵的工作状态，使水泵在离水空转、堵转或过载的状态下进入保护程序，例如停止工作，即节能又起到保护作用并且延长了水泵寿命。

Description

具有自保护功能的水泵及其自保护方法

 

技术领域

本发明涉及一种具有自保护功能的水泵及其自保护方法。

背景技术

市面上的水泵的保护装置一般采用内置温控器，只能在水泵过热后采取保护作用。然而，当水泵在做无用功效时，往往内部温度达不到温控器所需断开保护温度时，水泵仍将持续工作从而浪费电能。如选用的温控器所需保护温度偏低时，又会使水泵在正常运行时会出现断开保护现象，从而影响水泵的正常工作，而且，水泵温度受环境温度影响较大，所以单一的温控器保护方式准确率不高。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供了一种能够在水泵离水、堵转或过载等非正常工作状态下，改变工作状态的具有自保护功能的水泵及其自保护方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种具有自保护功能的水泵，包括依次连接的水泵、转速提取电路、检测控制电路和开关电路，一个电源输入单元经所述开关电路连接并供电给所述水泵，所述开关电路连接并控制所述电源输入单元的输出。

所述检测控制电路可包括依次连接的转速检测单元和判断控制单元，所述转速检测单元将所述转速提取电路输出的信号进行转换处理，发送给所述判断控制单元，由所述判断控制单元控制所述开关电路。

所述转速提取电路可为输入端连接到所述水泵的工作回路的放大电路。

所述检测控制电路可采用单片机。

所述电源输入单元可包括并列接入的太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，一个A/D转换单元的输入端分别与所述太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，输出端与所述判断控制单元相连接，所述开关电路为端口切换电路，切换所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端的输出。 

所述交流电源端还可连接有一个外置降压器。

所述端口切换电路可包括三路切换支路，分别采用三极管作为开关元件，且分别对应地连接在所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端与水泵之间。

一种用于水泵的自保护方法，包括如下步骤：

1）检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内；

2）如果水泵的转速不在正常范围内，则控制水泵断电，经过第一时延后重新通电，

3）在第二时延内检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内，并转回步骤2）。

所述步骤2）、3）可重复执行多次，且每次具有不同的第一时延。

本发明通过检验、判断水泵的工作状态，使水泵在离水空转、堵转或过载的状态下进入保护程序，例如停止工作，即节能又起到保护作用并且延长了水泵寿命。此外，本发明通过检测各个输入端口的电压是否符合水泵的工作电压，控制所述端口切换电路在三个输入端口中选择合适的端口进行切换，从而控制不同的电源向水泵供电，解决了水泵使用单一动力的局限性，在使用太阳能达到节能环保的同时，在多种天气条件下使到水泵正常工作。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

如图1中所示，本发明包括依次连接的水泵、转速提取电路、检测控制电路和开关电路，一个电源输入单元经所述开关电路连接并供电给所述水泵，所述开关电路连接并控制所述电源输入单元的输出。所述电源输入单元包括并列接入的太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，一个A/D转换单元的输入端分别与所述太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，输出端与所述判断控制单元相连接，所述开关电路为端口切换电路，切换所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端的输出。大多数情况下，水泵的电压并不能与市电电压相匹配，因此可以在所述交流电压端连接一个外置的用作降低市电电压的外置降压器。所述检测控制电路包括依次连接的转速检测单元和判断控制单元，所述转速检测单元将接收到的所述转速提取电路发出的信号进行转换处理，发送给所述判断控制单元，由所述判断控制单元控制所述开关电路。所述转速检测单元也可以是具有A/D转换功能的处理单元。

如图2中所示，所述转速检测单元、判断控制单元以及A/D转换单元可以集成在单片机U1上。所述转速提取电路为由运放U2A构成的放大电路，所述放大电路的输入端连接到所述水泵的工作回路的。单片机U1的VSUN、VBAT、VAC是用于检测太阳能硅晶板、接蓄电池、外置降压器三路电压的A/D转换单元的输入端，PSUN、PBAT、PAC是控制端，输出控制信号控制太阳能硅晶板、蓄电池、外置降压器为水泵供电。三极管Q1~Q6作为开关元件，用于根据PSUN、PBAT、PAC输出的信号，让水泵跟太阳能硅晶板、接蓄电池或外置变压器连接。

所述端口切换电路包括三路切换支路，分别采用三极管作为开关元件，且分别对应地连接在所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端与水泵之间。以其中一路为例，当单片机的PSUN端发出控制信号后，控制三极管Q2导通，进而控制三极管Q1导通，使OUT端与水泵接通，给水泵供电。

基于上述结构，本发明的工作过程如下，

所述电源输入单元向水泵提供稳定的工作电能，当水泵工作后，通过检测水泵的转速可以判断水泵的工作是否正常，如是否处于离水空转、堵转或过载能等非正常工作状态。所述转速提取电路利用水泵工作转速跟水泵工作时电流大小变化周期一致提取水泵转速，输入端连接到所述水泵的工作回路，提取水泵的转速，经U2A放大后通过TC端输出给单片机U1。

水泵工作产生的电流在线路上产生的电压由U2A放大，从交变的电压信号中取出水泵的转速；单片机U1不断检测水泵的转速。判断转速从而确认是否进入保护程序，即是否要需要停止工作。

设定水泵的正常转速范围为1500转~3500转，当水泵堵转或过载时转速低于设定的1500转，此时认定水泵转速不正常；当水泵离开水中处于空载状态时转速大于设定的3500转，认定为水泵转速不正常。转速不正常时混合动力控制器进入保护程序:

1、单片机控制所述端口切换电路的电源输出进行先断电5秒后再通电3秒并由所述转速提取电路继续检测转速，转速正常则认定水泵处于正常工作状态，从而退出保护程序。转速还不正常则进入第二次检测。

2、单片机控制所述端口切换电路的电源输出进行先断电10秒后再重新通电工作3秒并检测转速。转速正常则认定水泵处于正常工作状态，从而退出保护程序。转速还不正常则进入第三次检测。

3、单片机控制所述端口切换电路的电源输出进行先断电20秒后再重新通电并工作3秒且检测转速，转速正常则认定水泵处于正常工作状态，从而退出保护程序。转速不正常则进入第四次检测。

4、单片机控制所述端口切换电路的电源输出进行先断电10分钟后再重新通电工作3秒且检测转速，转速正常则认定水泵处于正常工作状态，从而退出保护程序。转速不正常则继续每10分钟检查一次，直至检测到水泵转速正常，通过控制端口让水泵工作。

其中的断电、重新通电过程可重复执行多次，且每次具有不同的第一时延。可以利用较短的时延排除干扰产生的误动作，利用较长的时延进行适当的检修和维护工作，使水泵尽快回复到正常的工作状态。因此，通过检验、判断水泵在离水空转、堵转或过载的状态下进入保护程序，即避免水泵空转带来的电能浪费，又起到保护作用，并且延长了水泵的使用寿命。

为确保水泵的良好运行，在保证了水泵输出在正常范围内的同时，还要保证水泵的电源输入处于在正常的工作状态。由于太阳能硅晶板、接蓄电池、外置变压器各自性质不同，其作为电源时正常工作状态也有所不同：

太阳能硅晶板：水泵静止时此端口电压大于11V，水泵工作时电压大于6V时为有效电源。不符合上述条件视为太阳能硅晶板的电源无效。即水泵静止时，太阳能硅晶板电压小于11V视为电源无效。电压大于11V时供给水泵动力，水泵开始工作，但工作时电压又小于6V，也视为太阳能电源无效。

蓄电池：水泵静止时此端口电压大于9.5V，水泵工作后电压要大于9V，为有效电源。不符合上述条件视为蓄电池的电源无效。即水泵静止时，蓄电池电压小于9.5V视蓄电池为电源无效。电压大于9.5V时供给水泵动力，水泵开始工作，但工作时电压小于9V时视蓄电池电源无效。

外置降压器：水泵静止时此端电压要大于11V，水泵工作后电压要大于6V视为有效电源。不符合上述条件视为外置降压器的电源无效。即水泵静止时，外置降压器电压小于11V视为电源无效。电压大于11V时供给水泵动力，水泵开始工作，但工作时电压小于11V时视外置降压器无效。

通过单片机内部的A/D转换单元检测太阳能硅晶板的电源的电压值，并通过所述判断控制单元判断是否有效，有效则选择太阳能为水泵供电。通过PSUN控制端控制，让相应的Q2、Q1接通为水泵供电。

如果太阳能硅晶板的电源无效，则通过单片机检测蓄电池电源的电压值，并通过所述判断控制单元判断是否有效，如果有效则选择蓄电池为水泵供电。通过PBAT控制端控制，让相应的Q4、Q3接通为水泵供电。

如果蓄电池电源无效，则通过单片机检测外置降压器电源的电压值，并通过所述判断控制单元判断是否有效，有效则选择外置交流电压器为水泵供电。通过PAC控制端控制，让相应的Q6、Q5接通为水泵供电。

如果上述端口都无效则回到第一个步骤，继续循环检查，直到有端口符合条件。

此外，单片机可以通过内部的A/D转换单元对外部的三个端口进行电压检测，当太阳能电池电压或外置变压器电压大于蓄电池电压时，且蓄电池低于最高充电电压，单片机会通过程序保持水泵正常工作下根据优先情况选择一个端口以适量电流向蓄电池充电。

只有保证了水泵的输入和输出都具备的良好的工作状态，才能使水泵持续良好的运行，进而进一步延长了水泵的使用寿命。

以上对本发明所提供的具有自保护功能的水泵及其自保护方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种具有自保护功能的水泵，其特征在于：包括依次连接的水泵、转速提取电路、检测控制电路和开关电路，一个电源输入单元经所述开关电路连接并供电给所述水泵，所述开关电路连接并控制所述电源输入单元的输出。

2.根据权利要求1所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述电源输入单元包括并列接入的太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，一个A/D转换单元的输入端分别与所述太阳能硅晶板、蓄电池和交流电源端，输出端与所述判断控制单元相连接，所述开关电路为端口切换电路，切换所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端的输出。

3.根据权利要求1或2所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述检测控制电路包括依次连接的转速检测单元和判断控制单元，所述转速检测单元将所述转速提取电路输出的信号进行转换处理，发送给所述判断控制单元，由所述判断控制单元控制所述开关电路。

4.根据权利要求1或2所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述转速提取电路为输入端连接到所述水泵的工作回路的放大电路。

5.根据权利要求1或2所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述检测控制电路采用单片机。

6.根据权利要求2所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述交流电源端还连接有一个外置降压器。

7.根据权利要求2所述的具有自保护功能的水泵，其特征在于：所述端口切换电路包括三路切换支路，分别采用三极管作为开关元件，且分别对应地连接在所述太阳能硅晶板、蓄电池、交流电源端与水泵之间。

8.一种用于水泵的自保护方法，包括如下步骤：

1）检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内；

2）如果水泵的转速不在正常范围内，则控制水泵断电，经过第一时延后重新通电；

3）在第二时延内检测并判断水泵的转速是否在设定的正常转速范围内，并转回步骤2）。

9.根据权利要求8所述的用于水泵的自保护方法，其特征在于：所述步骤2）、3）重复执行多次，且每次具有不同的第一时延。