CN103825249B - 水泵电机智能数显保护开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泵电机智能数显保护开关，其由控制器、电流采样电路、电源及电压采样电路、显示电路、驱动执行及声报警电路组成；所述电流采样电路和电源及电压采样电路的输出端分别接所述控制器的相应输入端；所述控制器的一路输出端接显示电路的输入端，其另一路输出端接驱动执行及声报警电路的输入端。本发明的有益效果为结构简单、控制精度高，性能稳定可靠，显示直观，具备声报警功能，操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泵电机智能数显保护开关，适用于水泵电机短路、缺相、过流、干转、欠压和过压保护。
背景技术
中国专利公开了一种“潜水电泵、电动机断相、过流自动保护开关”（专利号：200520024353.1），其结构要点是本专利包括有断相、过流检测电路、断相保护触发电路、过流保护触发电路、可控硅主回路及执行电路；断相检测电路中的三个电流互感器的初级按常规连接方法分别与电源的A、B、C三相相连接，三个电流互感器的次级线圈依次串联组成开口三角形；断相检测电路的一路输出接断相保护触发电路的输入端，其另一路输出接过流保护触发电路的输入端，断相保护触发电路和过流保护触发电路的输出端均接可控硅的控制极，可控硅主回路及执行电路中的电磁脱扣器控制A、B、C三相的通断。上述专利的缺点是电路较复杂，无电流和电压显示功能，不能进行电流的校准和调整。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、控制精度高、操作简便的水泵电机智能数显保护开关。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
本发明由控制器、电流采样电路、电源及电压采样电路、显示电路、驱动执行及声报警电路组成；所述电流采样电路和电源及电压采样电路的输出端分别接所述控制器的相应输入端；所述控制器的一路输出端接显示电路的输入端，其另一路输出端接驱动执行及声报警电路的输入端。
所述电流采样电路为单相或三相电流采样电路。
本发明的有益效果是结构简单、控制精度高，性能稳定可靠，显示直观，具备声报警功能，操作简便。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为电流采样电路和控制器的电路原理图。
图3为控制器的电路原理图。
图4为电源及电压采样电路的电路原理图。
图5为驱动执行及声报警电路的电路原理图。
图6为显示电路的电路原理图。
具体实施方式
实施例1（用于三相水泵电路，见图1~6）：
由图1~6所示的实施例可知，本实施例由控制器、电流采样电路、电源及电压采样电路、显示电路、驱动执行及声报警电路组成；所述电流采样电路和电源及电压采样电路的输出端分别接所述控制器的相应输入端；所述控制器的一路输出端接显示电路的输入端，其另一路输出端接驱动执行及声报警电路的输入端。
所述三相电流采样电路由A相、B相和C相电流采样电路组成，并且A相、B相和C相电流采样电路的结构相同，其中A相电流采样电路由第一电流互感线圈LA、第一整流桥D1~D4、电阻R1~R2、电容C1组成；所述第一电流互感线圈LA套在所述水泵电机的A相输入线上，所述第一电流互感线圈LA的两端接第一整流桥D1~D4的输入端，所述电容C1与电阻R2并联后接在第一整流桥D1~D4的输出端，所述电阻R1与第一电流互感线圈LA并联；所述第一整流桥D1~D4的输出端分别为AD1和地；
所述B相电流采样电路由第二电流互感线圈LB、第二整流桥D5~D8、电阻R3~R4、电容C2组成；所述第二电流互感线圈LB套在所述水泵电机的B相输入线上；所述第二整流桥D5~D8的输出端分别为AD2和地；
所述C相电流采样电路由第三电流互感线圈LC、第三整流桥D9~D12、电阻R5~R6、电容C3组成；所述第三电流互感线圈LC套在所述水泵电机的C相输入线上；所述第三整流桥D9~D12的输出端分别为AD3和地。
所述电源及电压采样电路由变压器B1、第四整流桥D13~D16、三端稳压器U2、电容C4~C5、限流电阻R7组成；所述变压器B1的初级接在所述水泵电机的电源输入端，其次级接第四整流桥D13~D16的输入端；所述三端稳压器U2的输入端接第四整流桥D13~D16的输出端，所述电容C5接在三端稳压器U2的输出端，所述电容C4接在第四整流桥D13~D16的输出端；所述第四整流桥D13~D16的输出端为+12V和地；所述三端稳压器U2的输出端接在+5V和地之间；
所述限流电阻R7的一端接在第四整流桥D13~D16中的整流二极管D15和D16的节点上，其另一端为电压采样输出端AD4。
所述控制器由微处理器U1、按键S1~S4组成；所述微处理器的型号为MC9S12N64，所述按键S1~S4的一端依次分别接微处理器U1的6脚、7脚、16脚、15脚，它们的另一端分别接地；所述微处理器U1的电流采样输入端22~24脚依次分别接A相、B相和C相电流采样电路的输出端AD1~AD3；所述微处理器U1的电压采样输入端25脚接所述电压采样输出端AD4；
所述按键S1~S2为电流设定增减按键，分别为“+”和“—”按键；按键S3为“设定保存键”；按键S4为“试验按键”。
所述驱动执行及声报警电路由晶体管BG1、继电器J1、扬声器F、续流二极管D17和脱扣器线圈L组成；所述晶体管BG1的基极接所述控制器中的微处理器U1的输出端21脚，晶体管BG1的发射极接地，所述继电器J1、续流二极管D17和扬声器F三者并联后接在晶体管BG1的集电极和+12V之间，所述继电器J1的常开触点J1-1与脱扣器线圈L并联。
所述显示电路由数码管G1~G2和阻流电阻R8~R15组成；所述数码管G1~G2为三位七段数码管，所述数码管G1~G2的输入端a~g端、dp端经限流电阻R8~R15接所述微处理器U1的输出端14~11脚、30~27脚依次对应一一相连，所述数码管G1的输入端com1~com3依次接所述微处理器U1的输出端32脚、2脚和3脚，所述数码管G2的输入端com1~com3依次接所述微处理器U1的输出端8~10脚；所述数码管G1显示电流值，数码管G2显示运行电压值。
本实施例的工作过程如下：
（1）首先通过按键S1和S2设定保护电流：
设定的保护电流按水泵电机额定电流的1.2倍设定，设定完毕后，按设定保存键S3进行保存。
（2）微处理器U1根据三相电流采样电路的电流采样值与设定电流值进行比较判断，具体判断如下：
a.缺相：
A相缺相：A相电流为零，或小于其他相电流值50%，并且电流连续时间大于3秒。
B相缺相：B相电流为零，或小于其他相电流值50%，并且电流连续时间大于3秒。
C相缺相：C相电流为零，或小于其他相电流值50%，并且电流连续时间大于3秒。
b.过电流：
水泵电机运行电流连续大于设定的保护电流1.2倍，并且电流连续时间大于1分钟，本开关启动电流值反时限保护。水泵电机运行电流值是设定电流1.2倍时，对应保护时间为2分钟，水泵电机运行电流值是设定电流4倍时，对应保护时间为10秒，运行电流与动作时间为线性对应。
c.干转：水泵电机运行电流连续小于设定的保护电流0.8倍，并且电流连续时间大于30秒。
d.欠压：检测电压小于220V的60%，并且连续时间大于10秒。
e.检测保护状态，有电流异常，先驱动执行电路跳闸保护，在本开关保护后，数码管G2进行显示保护的内容，显示AAA为A相缺相，显示BBB为B相缺相，显示CCC为C相缺相，显示HHH为过电流，显示LLL为干转，显示V为欠压，并驱动F1声音报警，在报警状态下，按下任意按键S1~S4恢复；本开关正常工作。显示恢复到正常状态。
（3）按键S4为测试本开关是否功能正常，点动S4，继电器J1的常开触点J1-1闭合，自动跳闸断开水泵电机的电源。
实施例2（用于单相水泵电机）：
实施例2与实施例1不同的是其电流采样电路只有A相，即所述单相电流采样电路由第一电流互感线圈LA、第一整流桥D1~D4、电阻R1~R2、电容C1组成；所述第一电流互感线圈LA套在所述水泵电机的A相输入线上，所述第一电流互感线圈LA的两端接第一整流桥D1~D4的输入端，所述电容C1与电阻R2并联后接在第一整流桥D1~D4的输出端，所述电阻R1与第一电流互感线圈LA并联；所述第一整流桥D1~D4的输出端分别为AD1和地。
Claims (7)
1.一种水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：由控制器、电流采样电路、电源及电压采样电路、显示电路、驱动执行及声报警电路组成；所述电流采样电路和电源及电压采样电路的输出端分别接所述控制器的相应输入端；所述控制器的一路输出端接显示电路的输入端，其另一路输出端接驱动执行及声报警电路的输入端；所述驱动执行及声报警电路由晶体管BG1、继电器J1、扬声器F、续流二极管D17和脱扣器线圈L组成；所述晶体管BG1的基极接所述控制器中的微处理器U1的输出端21脚，所述微处理器的型号为MC9S12N64，晶体管BG1的发射极接地，所述继电器J1、续流二极管D17和扬声器F三者并联后接在晶体管BG1的集电极和+12V之间，所述继电器J1的常开触点J1-1与脱扣器线圈L并联。
2.根据权利要求1所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述电流采样电路为单相或三相电流采样电路。
3.根据权利要求2所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述单相电流采样电路由第一电流互感线圈LA、第一整流桥D1~D4、电阻R1~R2、电容C1组成；所述第一电流互感线圈LA套在所述水泵电机的A相输入线上，所述第一电流互感线圈LA的两端接第一整流桥D1~D4的输入端，所述电容C1与电阻R2并联后接在第一整流桥D1~D4的输出端，所述电阻R1与第一电流互感线圈LA并联；所述第一整流桥D1~D4的输出端分别为AD1和地。
4.根据权利要求2所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述三相电流采样电路由A相、B相和C相电流采样电路组成，并且A相、B相和C相电流采样电路的结构相同，其中A相电流采样电路由第一电流互感线圈LA、第一整流桥D1~D4、电阻R1~R2、电容C1组成；所述第一电流互感线圈LA套在所述水泵电机的A相输入线上，所述第一电流互感线圈LA的两端接第一整流桥D1~D4的输入端，所述电容C1与电阻R2并联后接在第一整流桥D1~D4的输出端，所述电阻R1与第一电流互感线圈LA并联；所述第一整流桥D1~D4的输出端分别为AD1和地；
所述B相电流采样电路由第二电流互感线圈LB、第二整流桥D5~D8、电阻R3~R4、电容C2组成；所述第二电流互感线圈LB套在所述水泵电机的B相输入线上；所述第二整流桥D5~D8的输出端分别为AD2和地；
所述C相电流采样电路由第三电流互感线圈LC、第三整流桥D9~D12、电阻R5~R6、电容C3组成；所述第三电流互感线圈LC套在所述水泵电机的C相输入线上；所述第三整流桥D9~D12的输出端分别为AD3和地。
5.根据权利要求3或4所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述电源及电压采样电路由变压器B1、第四整流桥D13~D16、三端稳压器U2、电容C4~C5、限流电阻R7组成；所述变压器B1的初级接在所述水泵电机的电源输入端，其次级接第四整流桥D13~D16的输入端；所述三端稳压器U2的输入端接第四整流桥D13~D16的输出端，所述电容C5接在三端稳压器U2的输出端，所述电容C4接在第四整流桥D13~D16的输出端；所述第四整流桥D13~D16的输出端为+12V和地；所述三端稳压器U2的输出端接在+5V和地之间；
所述限流电阻R7的一端接在第四整流桥D13~D16中的整流二极管D15和D16的节点上，其另一端为电压采样输出端AD4。
6.根据权利要求5所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述控制器由微处理器U1、按键S1~S4组成；所述按键S1~S4的一端依次分别接微处理器U1的6脚、7脚、16脚、15脚，它们的另一端分别接地；所述微处理器U1的电流采样输入端22~24脚依次分别接A相、B相和C相电流采样电路的输出端AD1~AD3；所述微处理器U1的电压采样输入端25脚接所述电压采样输出端AD4；
所述按键S1~S2为电流设定增减按键，分别为“+”和“—”按键；按键S3为“设定保存键”；按键S4为“试验按键”。
7.根据权利要求6所述的水泵电机智能数显保护开关，其特征在于：所述显示电路由数码管G1~G2和限流电阻R8~R15组成；所述数码管G1~G2为三位七段数码管，所述数码管G1~G2的输入端a~g端、dp端经限流电阻R8~R15与所述微处理器U1的输出端14~11脚、30~27脚依次对应一一相连，所述数码管G1的输入端com1~com3依次接所述微处理器U1的输出端32脚、2脚和3脚，所述数码管G2的输入端com1~com3依次接所述微处理器U1的输出端8~10脚；所述数码管G1显示电流值，数码管G2显示运行电压值。
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