CN103676988B - 一种适用于排水泵的水位检测控制电路及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于排水泵的水位检测控制电路及其工作方法，所述水位检测控制电路包括供电单元，检测单元以及水泵单元；其中所述供电单元用于对所述检测单元以及水泵单元提供电压；所述检测单元包括传感器部分和比较部分，所述传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置；所述比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述检测单元中预设的第一阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号；所述水泵单元用于接收来自所述检测单元的驱动信号，使排水泵工作预设的时间段。本发明所涉及的适用于排水泵的水位检测控制电路能够抗液位波动，还具有简单，易于集成化以及可靠性好的特点，并且其能够安装在排水泵内，与排水泵形成一体化结构。
Description
技术领域
本发明涉及排水泵领域，尤其涉及一种适用于排水泵的水位检测控制电路及其工作方法。
背景技术
目前市场上各类电器用的排水泵一般都是将泵体与水位感应器分开设计，导致了安装不方便，并且泵体与水位感应器的分离也会使控制电路较为复杂。现有技术中的水位感应器多采用干簧管式浮子开关，由于其属于可运动部件，使得水位控制较为复杂，液面波动时易于产生误动作等情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于排水泵的水位检测控制电路及其工作方法，以便使水位检测控制电路能够安装在排水泵内，与排水泵形成一体化结构，而且使水位检测控制电路具备抗液位波动的功能以及简单，易于集成化，可靠性好的特点。
为实现上述目的，本发明的一方面提出了一种适用于排水泵的水位检测控制电路，所述水位检测控制电路包括供电单元，检测单元以及水泵单元；其中
所述供电单元，用于对所述检测单元以及水泵单元提供电压；
所述检测单元，包括传感器部分和比较部分，其中所述传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置；所述比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述检测单元中预设的第一阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号；
所述水泵单元，用于接收来自所述检测单元的驱动信号，使排水泵工作预设的时间段。
本发明的该方案的有益效果在于通过上述水位检测控制电路的设置，能够使该电路具备自动检测排水泵中水位位置的功能，并且能够根据比较结果控制排水泵工作。
优选的是，所述水位检测控制电路安装于排水泵的内部。
优选的是，所述供电单元包括电源单元和稳压单元，其中
所述电源单元，用于将外接的交流电转换成直流电，并将转换后的直流电提供给所述稳压单元以及水泵单元；
所述稳压单元，用于将所述转换后的直流电进行稳压后提供至所述检测单元以及水泵单元。
优选的是，所述检测单元包括两组检测电路，其中第一组检测电路中的传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置，其比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述第一组检测电路的比较部分中预设的第一阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号；第二组检测电路中的传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置，其比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述第二组检测电路的比较部分中预设的第二阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号。
优选的是，所述水泵单元中包括延时控制电路，用于接收来自所述检测单元的驱动信号后，按照预设的至少一个间歇启动周期以及一个工作周期来控制排水泵工作，其中所述间歇启动周期是指使排水泵启动的第一时间段以及使排水泵不工作的第二时间段之和；所述工作周期是指使排水泵正常工作的第三时间段，并且所述第三时间段大于所述第一时间段。
优选的是，所述延时控制电路还用于在接收到来自所述检测单元的信号从驱动信号变为无输入信号后，按照预设的延时周期来控制排水泵工作，其中所述延时周期是指使排水泵继续工作的第四时间段。
优选的是，所述水泵单元中还包括报警输出接口，用于外接报警电路。
本发明的另一方面提出了一种适用于排水泵的水位检测控制电路的工作方法，所述方法包括以下步骤：
用第一传感器产生排水泵中水位位置所对应的感应数值；
将所述感应数值与第一阈值相比较；
当所述感应数值小于所述第一阈值时，排水泵不工作；
当所述感应数值大于所述第一阈值时，控制排水泵按照预设的至少一个间歇启动周期以及一个工作周期来工作，其中所述间歇启动周期是指使排水泵启动的第一时间段以及使排水泵不工作的第二时间段之和；所述工作周期是指使排水泵正常工作的第三时间段，并且所述第三时间段大于所述第一时间段。
本发明的该方案的有益效果在于通过上述工作方法，能够控制排水泵按照预设的工作方式工作。
优选的是，当上一次检测到的排水泵中水位位置所对应的感应数值大于所述第一阈值，并且当前检测到的排水泵中水位位置所对应的感应数值小于所述第一阈值时，控制排水泵按照预设的延时周期来工作，其中所述延时周期是指使排水泵继续工作的第四时间段。
优选的是，当所述排水泵的水位位置高于低水位时，所述方法还包括以下步骤：
用高于所述第一传感器的第二传感器产生排水泵中水位位置所对应的感应数值；
将所述感应数值与第二阈值相比较；
当所述感应数值大于所述第二阈值时，控制排水泵正常工作，并且对外发出报警信号。
附图说明
图1示出了本发明所涉及的水位检测控制电路的框图。
图2示出了本发明所涉及的电源单元的电路原理图。
图3示出了本发明所涉及的稳压单元的电路原理图。
图4示出了本发明所涉及的检测单元的电路原理图。
图5示出了本发明所涉及的水泵单元的电路原理图。
图6示出了本发明所涉及的延时控制芯片的控制时序图，（a）为延时控制芯片接收低电平时的控制时序；（b）为延时控制芯片的输入由低电平切换至无输入时的控制时序。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，依照本发明所涉及的水位检测控制电路包括电源单元10，稳压单元20，检测单元30以及水泵单元40。其中所述电源单元10分别与稳压单元20以及水泵单元40相连接，所述稳压单元20还分别与所述检测单元30以及水泵单元40相连接，所述检测单元30与水泵单元40相连接。
具体的电源单元10的电路原理图如图2所示，所述电源单元10中可以采用型号为CX7131的开关电源管理芯片U1，所述电源单元10的电路即为开关电源管理芯片U1的常见应用电路。该电路的具体功能是将L端口以及N端口接入的交流电转换成12V的直流电，并将上述12V直流电供给稳压单元20以及水泵单元40。
具体的稳压单元20的电路原理图如图3所示，所述稳压单元20中可以采用型号为78L05的稳压芯片U5，所述稳压芯片U5的1脚为电压输入引脚，用于通过第五二极管D5连接至电源单元10的输出端，其中所述第五二极管D5用于防反放电；所述稳压芯片U5的2脚为接地引脚；所述稳压芯片U5的3脚为电压输出引脚，用于将稳压后的5V电压输出至检测单元30以及水泵单元40，并且该输出引脚还经第十三电容C13接地。
具体的检测单元30的电路原理图如图4所示，所述检测单元30中采用具有水位检测功能的芯片，具体包括低水位检测芯片U2和高水位检测芯片U3，上述两个检测芯片是同款IC，其中低水位是指排水泵中的水位处于正常的水位范围；高水位是指排水泵中的水位处于非正常的水位范围。所述低水位检测芯片U2的1脚为信号输入引脚，其可通过第一接口B连接第一感应头，用于检测外界的电容场的变化，读取电容值；所述低水位检测芯片U2的2脚悬空；所述低水位检测芯片U2的3脚为输出引脚，通过第十四电阻R14接至第二连接点P2；所述低水位检测芯片U2的4脚悬空；所述低水位检测芯片U2的5脚接地；所述低水位检测芯片U2的6脚悬空；所述低水位检测芯片U2的7脚通过第十电容C10接至稳压单元20的3脚；所述低水位检测芯片U2的8脚接至稳压单元20的3脚，并且从所述稳压单元20的3脚引出第十九电阻R19接至第二连接点P2。
所述高水位检测芯片U3的1脚为信号输入引脚，其可通过第二接口C连接第二感应头，用于检测外界的电容场的变化，读取电容值，其中所述第二感应头的位置高于所述第一感应头的位置；所述高水位检测芯片U3的2脚悬空；所述高水位检测芯片U3的3脚为输出引脚，通过第十五电阻R15接至第一连接点P1；所述高水位检测芯片U3的4脚悬空；所述高水位检测芯片U3的5脚接地；所述高水位检测芯片U3的6脚悬空；所述高水位检测芯片U3的7脚通过第十一电容C11接至稳压单元20的3脚；所述高水位检测芯片U3的8脚接至稳压单元20的3脚，并且从所述稳压单元20的3脚引出第十二电容C12接地。
具体的水泵单元40的电路原理图如图5所示，所述水泵单元40中可采用延时控制芯片U4，所述延时控制芯片U4的1脚为电源引脚，连接至稳压单元20的3脚；所述延时控制芯片U4的2、3、4、5脚悬空；所述延时控制芯片U4的6脚通过第十六电阻R16接至NPN型第一三极管Q1的基极；所述延时控制芯片U4的7脚接至第二连接点P2；所述延时控制芯片U4的8脚接地；第一三极管Q1的发射极接地；第一三极管Q1的集电极接至型号为US79的霍尔开关的2脚；所述霍尔开关的2脚还接至NPN型第二三极管Q2的集电极；该第二三极管Q2的发射极接地；第二三极管Q2的基极通过第十七电阻R17，第十八电阻R18接至第三接口D，并且该接口可连接至外部报警电路；PNP型第三三极管Q3的集电极连接至所述第十七电阻R17和第十八电阻R18之间，第三三极管Q3的发射极接至稳压单元20的3脚；第三三极管Q3的基极接至第一连接点P1；所述霍尔开关的1脚和3脚分别接至电机M1的左右线圈；所述电机M1连接至电源单元10，由电源单元10的输出电压12V供电。
所述低水位检测芯片U2中设置的程序用于完成低水位检测功能，具体的检测过程如下：该芯片的1脚通过第一接口B连接的第一感应头来感应外界电容场的变化，当水位的位置发生变化时，电容场会发生变化，所述低水位检测芯片U2读取当前的电容值CB；由于所述低水位检测芯片U2的7脚已经预先设置了第一电容阈值C10，因此所述低水位检测芯片U2会将上述1脚读取的电容值CB与7脚的第一电容阈值进行比较；当所述电容值CB比第一电容阈值C10高时，所述低水位检测芯片U2的3脚会开启，输出低电平；当所述电容值CB比第一电容阈值C10低时，所述低水位检测芯片U2的3脚无输出。
所述高水位检测芯片U3中设置的程序用于完成高水位检测功能，具体的检测过程如下：该芯片的1脚通过第二接口C连接的第二感应头来感应外界电容场的变化，当水位的位置发生变化时，电容场会发生变化，所述高水位检测芯片U3读取当前的电容值CC；由于所述高水位检测芯片U3的7脚已经预先设置了第二电容阈值C11，因此所述高水位检测芯片U3会将上述1脚读取的电容值CC与7脚的第二电容阈值进行比较；当所述电容值CC比第二电容阈值C11高时，所述高水位检测芯片U3的3脚会开启，输出低电平；当所述电容值CC比第二电容阈值C11低时，所述高水位检测芯片U3的3脚无输出。
所述延时控制芯片U4中设置的程序用于完成延时控制功能，具体的延时控制过程如图6所示：当所述延时控制芯片U4的7脚接收到低电平时，该芯片的6脚在第一预设时间段T1内输出高电平，在第二预设时间段T2内无输出，将上述第一预设时间段T1和第二预设时间段T2作为对排水泵的间歇启动周期，在第二预设时间段T2之后还可以根据需要设置若干个间歇启动周期，已达到将排水泵的叶轮工作腔体内的空气基本排空的目的。之后在第三预设时间段T3内输出高电平，正式启动排水泵工作；当所述延时控制芯片U4的7脚由低电平切换至无输入时，该芯片的6脚在预设的第四时间段T4内继续输出高电平，当该第四时间段T4过后，所述延时控制芯片U4的6脚无输出。
本发明所涉及的适用于排水泵的水位检测控制电路的工作原理是：电源单元10将外接的交流电转换成12V的直流电供给电机M1以及稳压单元20的1脚；所述稳压单元20将上述12V电压进行稳压，并用稳压后的5V电压对检测单元30中的低水位检测芯片U2和高水位检测芯片U3以及水泵单元40中的延时控制芯片U4和第三三极管Q3供电。
当排水泵的水位位置发生变化时，电容场会发生变化，所述低水位检测芯片U2会通过第一接口B连接的第一感应头读取当前的外界电容场的电容值CB；之后将该电容值CB与第一电容阈值C10进行比较，当所述电容值CB比第一电容阈值C10低时，说明排水泵的水位还低于第一感应头的位置，无需启动排水功能，此时所述低水位检测芯片U2的3脚无输出，以致使所述延时控制芯片U4不工作，无高电平输出，使得第一三极管Q1截止，最终使得电机M1不工作。
当所述电容值CB比第一电容阈值C10高时，说明排水泵的水位已经高于第一感应头的位置，此时所述低水位检测芯片U2的3脚会开启，输出低电平，触发所述延时控制芯片U4的7脚，使该芯片的6脚在预设的间歇启动周期后输出高电平，使得第一三极管Q1导通，最终使得电机M1通电工作，将水泵出。
当所述电容值CB由高于第一电容阈值C10变为低于第一电容阈值C10时，说明排水泵的水位已经低于第一感应头的位置，无需启动排水功能，此时所述低水位检测芯片U2的3脚无输出，以致使所述延时控制芯片U4的7脚由低电平切换至无输入状态，则该芯片的6脚在预设的第四时间段T4内继续输出高电平，使第一三极管Q1导通，电机M1通电工作，但是当该第四时间段T4过后，所述延时控制芯片U4的6脚则无高电平输出，此时第一三极管Q1截止，最终使得电机M1不工作。
当所述低水位检测芯片U2电路失效或者损坏的情况下，或者当所述低水位检测芯片U2电路正常工作，但是排水泵的进水流量大于排水流量时，会导致排水泵中的水位高于第一感应头并继续升高至第二感应头，此时将启用所述高水位检测芯片U3电路。
当排水泵的水位位置发生变化时，电容场会发生变化，所述高水位检测芯片U3会通过第二接口C连接的第二感应头读取当前的外界电容场的电容值CC；之后将该电容值CC与第二电容阈值C11进行比较，当所述电容值CC比第二电容阈值C11高时，说明排水泵的水位已经高于第二感应头的位置，需要启动排水功能以及对外报警功能，此时所述高水位检测芯片U3的3脚输出低电平，使得第三三极管Q3导通，进而使得第二三极管Q2导通，最终使得电机M1通电工作，将水泵出，并且第三接口D接通外部报警电路实现报警功能。
本发明所涉及的适用于排水泵的水位检测控制电路能够安装在排水泵内，与排水泵形成一体化结构；由于该水位检测控制电路中不含有现有技术中的例如干簧管式浮子开关等运动部件，因此具备了抗液位波动的功能；该水位检测控制电路还具有简单，易于集成化以及可靠性好的特点。
Claims (9)
1.一种适用于排水泵的水位检测控制电路，所述水位检测控制电路包括供电单元，检测单元以及水泵单元；其中
所述供电单元，用于对所述检测单元以及水泵单元提供电压；
所述检测单元，包括传感器部分和比较部分，其中所述传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置；所述比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述检测单元中预设的第一阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号；
所述水泵单元，用于接收来自所述检测单元的驱动信号，使排水泵工作预设的时间段；
其特征在于：所述水泵单元中包括延时控制电路，用于接收来自所述检测单元的驱动信号后，按照预设的至少一个间歇启动周期以及一个工作周期来控制排水泵工作，其中所述间歇启动周期是指使排水泵启动的第一时间段以及使排水泵不工作的第二时间段之和；所述工作周期是指使排水泵正常工作的第三时间段，并且所述第三时间段大于所述第一时间段。
2.根据权利要求1所述的适用于排水泵的水位检测控制电路，其特征在于：所述水位检测控制电路安装于排水泵的内部。
3.根据权利要求1或2所述的适用于排水泵的水位检测控制电路，其特征在于：所述供电单元包括电源单元和稳压单元，其中
所述电源单元，用于将外接的交流电转换成直流电，并将转换后的直流电提供给所述稳压单元以及水泵单元；
所述稳压单元，用于将所述转换后的直流电进行稳压后提供至所述检测单元以及水泵单元。
4.根据权利要求1或2所述的适用于排水泵的水位检测控制电路，其特征在于：所述检测单元包括两组检测电路，其中第一组检测电路中的传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置，其比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述第一组检测电路的比较部分中预设的第一阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号；第二组检测电路中的传感器部分用于周期性的检测排水泵中水位位置，其比较部分将所述水位位置所对应的感应数值以及所述第二组检测电路的比较部分中预设的第二阈值进行比较，并根据比较结果产生一驱动信号。
5.根据权利要求1所述的适用于排水泵的水位检测控制电路，其特征在于：所述延时控制电路还用于在接收到来自所述检测单元的信号从驱动信号变为无输入信号后，按照预设的延时周期来控制排水泵工作，其中所述延时周期是指使排水泵继续工作的第四时间段。
6.根据权利要求1所述的适用于排水泵的水位检测控制电路，其特征在于：所述水泵单元中还包括报警输出接口，用于外接报警电路。
7.一种适用于排水泵的水位检测控制电路的工作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
用第一传感器产生排水泵中水位位置所对应的感应数值；
将所述感应数值与第一阈值相比较；
当所述感应数值小于所述第一阈值时，排水泵不工作；
当所述感应数值大于所述第一阈值时，控制排水泵按照预设的至少一个间歇启动周期以及一个工作周期来工作，其中所述间歇启动周期是指使排水泵启动的第一时间段以及使排水泵不工作的第二时间段之和；所述工作周期是指使排水泵正常工作的第三时间段，并且所述第三时间段大于所述第一时间段。
8.根据权利要求7所述的适用于排水泵的水位检测控制电路的工作方法，其特征在于：当上一次检测到的排水泵中水位位置所对应的感应数值大于所述第一阈值，并且当前检测到的排水泵中水位位置所对应的感应数值小于所述第一阈值时，控制排水泵按照预设的延时周期来工作，其中所述延时周期是指使排水泵继续工作的第四时间段。
9.根据权利要求7或8所述的适用于排水泵的水位检测控制电路的工作方法，其特征在于：当所述排水泵的水位位置高于低水位时，所述方法还包括以下步骤：
用高于所述第一传感器的第二传感器产生排水泵中水位位置所对应的感应数值；
将所述感应数值与第二阈值相比较；
当所述感应数值大于所述第二阈值时，控制排水泵正常工作，并且对外发出报警信号。
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