CN104329269A - 智能控制泵、水泵及其传感器自适应控制装置、控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种智能控制泵、水泵及其传感器自适应控制装置、控制方法，其将根据传感器厂家标称值与泵效和电机功率计算得出传感器零点和输出线性，使得系统自动适应不同的传感器，节省时间，缩短开发周期和研发成本，抑制压力传感器在使用过程中蠕变；控制装置包括归一化装置、传感器标称参数输入装置、传感器上电初始参数采集装置、自动处理初始误差装置并获得零点值装置，还包括依次连接的传感器工作后初次参数采集装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置，归一化装置连接自动处理二次误差并获得输出线性值装置，根据传感器以及泵效经验误差表对传感器参数进行两次采集进行误差校准后生成线性值完成自适应，可包括单片机、EEPROM。

Description

智能控制泵、水泵及其传感器自适应控制装置、控制方法

技术领域

本发明属于泵及其控制领域，特别涉及水泵智能控制应用中对不同类型的传感器识别及应用。

背景技术

随着泵控制器的数字化智能化的发展趋势，泵控制器对压力传感器的需求越来越多，由于各厂家生产的传感器参数不能达到统一规范，使用不同厂家的传感器需要对该厂家的传感器进行长时间的测试，从而得到补偿标定，系统才能稳定工作达到控制精度要求，研发投入大，成本提高。

发明专利内容

针对以上的一个或多个问题，本发明提供一种智能控制泵、水泵及其传感器自适应控制装置、控制方法，其将根据传感器厂家标称值与泵效和电机功率计算得出传感器零点和输出线性，使得系统自动适应不同的传感器，特别是压力传感器，节省标定时间，缩短了开发周期和研发成本，抑制压力传感器在使用过程中蠕变，零点漂移，输出线性度差等传感器异常的自适应，使得系统能够长期稳定工作，提高控制精度。

本发明内容如下：

一种传感器自适应控制装置，包括归一化装置、传感器标称参数输入装置、传感器上电初始参数采集装置，三者连接自动处理初始误差装置并获得零点值装置，还包括依次连接的传感器工作后初次参数采集装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置，归一化装置还连接自动处理二次误差并获得输出线性值装置，自动处理初始误差装置并获得零点值装置与自动处理二次误差并获得输出线性值装置均连接数据处理并输出实际压力值装置，数据处理并输出实际压力值装置连接记录存储结果装置，其中：

归一化装置，其将不同类型的传感器参数归一化，生成参数数据库；建立误差等级表，误差等级表为根据实际误差值取平均数得到误差补偿对照表；录入泵效与电机功率曲线及线性值补偿量数据库；

传感器标称参数输入装置，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到装置内；

传感器上电初始参数采集装置，泵上电时将传感器信号采集，根据数据库的归一数据比对，得出初始传感器参数；

自动处理初始误差装置并获得零点值装置，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级比对，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；

传感器工作后初次参数采集装置，启动泵，开始工作后，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数；

自动处理二次误差并获得输出线性值装置，将第二次采集的传感器参数与标称值线性进行比对，得到二次线性值；由泵效与电机功率曲线查表，得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的线性。

数据处理并输出实际压力值装置，接收传感器零点值和输出线性值，得出实际压力值；

记录存储结果装置，将计算得出的传感器的零点值和输出线性值参数保存到备用。

进一步地，所述传感器工作后初次参数采集装置，启动泵，开始工作5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集泵的功率参数。

进一步地，所述自动处理初始误差装置并获得零点值装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置、数据处理并输出实际压力值装置采用单片机；所述的传感器标称参数输入装置为单片机操作界面；所述的记录存储结果装置包括电可擦可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)；所述传感器工作后初次参数采集装置包括泵参数采集电路；所述传感器为压力传感器。

一种传感器自适应控制装置，包括数据库模块、传感器参数采集模块、输入模块、泵参数采集模块、存储模块、输出模块，所有模块均与数据处理模块连接，向数据处理模块发送信息并接受指令，其中：

传感器参数采集模块，负责采集传感器上电时及工作后的参数数据；

输入模块，负责接受输入的传感器的标称参数数据；

泵参数采集模块，负责采集泵效参数；

存储模块，负责接受将自适应处理好的传感器参数进行存储备用；

输出模块，负责将经自适应后校准后的参数输出；

数据库模块，包括不同种类的传感器的归一化参数数据、传感器零点值的误差等级表、泵效曲线对比表、根据泵效校准的传感器误差补偿表；

数据处理模块，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，根据数据库模块中的误差等级表查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；将工作后采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值；由泵效曲线对比表，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从根据泵效校准的传感器误差补偿表中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的输出线性值；根据零点值和输出线性值，得出自适应后的实际压力值。

进一步地，所述数据处理模块包括控制器，控制器包括单片机；所述输入模块为控制器操作界面；所述的存储模块包括电可擦可编程只读存储器EEPROM；所述传感器为压力传感器。

进一步地，传感器零点值的误差等级表为根据传感器上电后的初始值减去标称值，得到误差值，将误差值根据设定的允许误差值比对，在误差范围内则查误差等级表得出补偿数据，标称初始值加上补偿数据得到零点值，在误差范围外则向数据处理模块报送故障信号。

进一步地，所述的误差等级表为采用对于相应的传感器的以往实验误差值求平均误差得出的数据表。

一种智能控制泵，其采用上述自适应传感器控制装置。

一种传感器自适应控制方法，包括以下步骤：

第一步，将各种厂家不同类型的传感器参数归一化，写入控制器单片机软件传感器参数数据库。

第二步，通过控制器操作界面，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到单片机内。

第三步，水泵控制器上电时将传感器信号采集，根据数据库的数据比对，得出控制器初始所需的传感器参数。将传感器厂家的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行比对，通过减法运算，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级计算，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z。

第四步，开始工作达到5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数。

第五步，将第二次采集的传感器参数与标称值线性进行比对，得到二次线性值。由泵效与电机功率曲线查表，得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的线性。

第六步，系统根据计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值，计算实际的压力值。

第七步，单片机将计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值参数保存到EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory电可擦可编程只读存储器)备用。

一种水泵，其采用上述传感器自适应控制方法。

本发明根据传感器经验误差表以及泵效经验误差表对传感器参数进行两次采集进行误差校准后进行线性处理，生成输出线性值完成自适应。

附图说明

图1本发明传感器自适应控制装置的一种结构图；

图2本发明传感器自适应控制装置的另一种结构图；

图3本发明流程示意图；

图4本发明另一种流程结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明进行进一步说明：

如图1所示，传感器自适应控制装置，包括归一化装置、传感器标称参数输入装置、传感器上电初始参数采集装置，三者连接自动处理初始误差装置并获得零点值装置，还包括依次连接的传感器工作后初次参数采集装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置，归一化装置还连接自动处理二次误差并获得输出线性值装置，自动处理初始误差装置并获得零点值装置与自动处理二次误差并获得输出线性值装置均连接数据处理并输出实际压力值装置，数据处理并输出实际压力值装置连接记录存储结果装置，其中：

归一化装置，其将不同类型的传感器参数归一化，生成参数数据库；建立误差等级表，误差等级表为根据实际误差值取平均数得到误差补偿对照表；录入泵效与电机功率曲线及线性值补偿量数据库；

传感器标称参数输入装置，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到装置内；

传感器上电初始参数采集装置，泵上电时将传感器信号采集，根据数据库的归一化数据比对，得出初始传感器参数；

自动处理初始误差装置并获得零点值装置，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级比对，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；

传感器工作后初次参数采集装置，启动泵，开始工作5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数；(在另外的实施例中，可以在工作6秒，4秒等一定间隔时。)

自动处理二次误差并获得输出线性值装置，将第二次采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值；由泵效与电机功率曲线查表，得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的线性。泵效与电机功率曲线表以及相应的补偿量的数据为公知及经验数据，本领域人员可以通过厂商以及其他公知渠道获取。

数据处理并输出实际压力值装置，接收传感器零点值和输出线性值，得出实际压力值；

记录存储结果装置，将计算得出的传感器的零点值和输出线性值参数保存到备用。

所述自动处理初始误差装置并获得零点值装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置、数据处理并输出实际压力值装置采用单片机；所述的传感器标称参数输入装置为单片机操作界面；所述的记录存储结果装置包括电可擦可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)；所述传感器工作后初次参数采集装置包括泵参数采集电路；所述传感器为压力传感器。

如图2所示，传感器自适应控制装置，包括数据库模块、传感器参数采集模块、输入模块、泵参数采集模块、存储模块、输出模块，所有模块均与数据处理模块连接，向数据处理模块发送信息并接受指令，其中：

传感器参数采集模块，负责采集传感器上电时及工作后的参数数据；

输入模块，负责接受输入的传感器的标称参数数据；

泵参数采集模块，负责采集泵效参数；

存储模块，负责接受将自适应处理好的传感器参数进行存储备用；

输出模块，负责将经自适应后校准后的参数输出；

数据库模块，包括不同种类的传感器的归一化参数数据、传感器零点值的误差等级表、泵效曲线对比表、根据泵效校准的传感器误差补偿表；

数据处理模块，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，根据数据库模块中的误差等级表查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；将工作后采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值；由泵效曲线对比表得出，得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从根据泵效校准的传感器误差补偿表中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的输出线性值；根据零点值和输出线性值，得出自适应后的实际压力值。

数据处理模块采用单片机；所述输入模块为控制操作界面；所述的存储模块包括电可擦可编程只读存储器EEPROM；传感器为压力传感器。

传感器零点值的误差等级表为根据传感器上电后的初始值减去标称值，得到误差值，将误差值根据设定的允许误差值比对，在误差范围内则查误差等级表得出补偿数据，标称初始值加上补偿数据得到零点值，在误差范围外则向数据处理模块报送故障信号。

误差等级表为采用对于相应的传感器的以往实验误差值求平均误差得出的数据表。

一种智能控制泵，其采用上述自适应传感器控制装置。

如图3、图4所示，一种传感器自适应控制装置及方法，包括以下步骤：

1.将各种厂家不同类型的传感器参数归一化，写入控制器单片机传感器参数数据库。

2.通过控制器操作界面，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到单片机内。

3.水泵控制器上电时将传感器信号采集，根据数据库的数据比对，得出控制器初始所需的传感器参数。将传感器厂家的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行比对，通过减法运算，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级计算，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z。

4.启动水泵，开始工作达到5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数。

5.将第二次采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值。由泵效与电机功率曲线查表得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的输出线性值。

6.系统根据计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值，计算实际的压力值。

7.单片机将计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值参数保存到EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory电可擦可编程只读存储器)备用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种传感器自适应控制装置，包括归一化装置、传感器标称参数输入装置、传感器上电初始参数采集装置，三者连接自动处理初始误差装置并获得零点值装置，还包括依次连接的传感器工作后初次参数采集装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置，归一化装置还连接自动处理二次误差并获得输出线性值装置，自动处理初始误差装置并获得零点值装置与自动处理二次误差并获得输出线性值装置均连接数据处理并输出实际压力值装置，数据处理并输出实际压力值装置连接记录存储结果装置，其中：

归一化装置，其将不同类型的传感器参数归一化，生成参数数据库；建立误差等级表，误差等级表为根据实际误差值取平均数得到误差补偿对照表；录入泵效与电机功率曲线及线性值补偿量数据库；

传感器标称参数输入装置，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到装置内；

传感器上电初始参数采集装置，泵上电时将传感器信号采集，根据数据库的归一数据比对，得出初始传感器参数；

自动处理初始误差装置并获得零点值装置，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级比对，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；

传感器工作后初次参数采集装置，启动泵，开始工作后，采集第二次的传感器参数，同时采集泵的功率参数；

自动处理二次误差并获得输出线性值装置，将第二次采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值；根据采集的泵的功率参数对泵效与电机功率曲线查表，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的线性。

数据处理并输出实际压力值装置，接收传感器零点值和输出线性值，得出实际压力值；

记录存储结果装置，将计算得出的传感器的零点值和输出线性值参数保存到备用。

2.根据权利要求1所述的自适应传感器控制装置，其特征在于，所述传感器工作后初次参数采集装置，启动泵，开始工作5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数。

3.根据权利要求2所述的自适应传感器控制装置，其特征在于，所述自动处理初始误差装置并获得零点值装置、自动处理二次误差并获得输出线性值装置、数据处理并输出实际压力值装置采用单片机；所述的传感器标称参数输入装置为单片机操作界面；所述的记录存储结果装置包括电可擦可编程只读存储器EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)；所述传感器工作后初次参数采集装置包括泵参数采集电路；所述传感器为压力传感器。

4.一种传感器自适应控制装置，包括数据库模块、传感器参数采集模块、输入模块、泵参数采集模块、存储模块、输出模块，所有模块均与数据处理模块连接，向数据处理模块发送信息并接受指令，其中：

传感器参数采集模块，负责采集传感器上电时及工作后的参数数据；

输入模块，负责接受输入的传感器的标称参数数据；

泵参数采集模块，负责采集泵效参数；

存储模块，负责接受将自适应处理好的传感器参数进行存储备用；

输出模块，负责将经自适应后校准后的参数输出；

数据库模块，包括不同种类的传感器的归一化参数数据、传感器零点值的误差等级表、泵效曲线对比表、根据泵效校准的传感器误差补偿表；

数据处理模块，将传感器的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行相减，得到误差值，根据数据库模块中的误差等级表查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z；将工作后采集的传感器参数与标称值线性初次进行比对，得到二次线性值；根据泵效曲线对比表，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，根据泵效校准的传感器误差补偿表中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的输出线性值；根据零点值和输出线性值，得出自适应后的实际压力值。

5.根据权利要求4所述的任一种自适应传感器控制装置，其特征在于，所述数据处理模块包括控制器，控制器包括单片机；所述输入模块为控制器操作界面；所述的存储模块包括电可擦可编程只读存储器EEPROM；所述传感器为压力传感器。

6.根据权利要求4或5所述的任一种自适应传感器控制装置，其特征在于，传感器零点值的误差等级表为根据传感器上电后的初始值减去标称值，得到误差值，将误差值根据设定的允许误差值比对，在误差范围内则查误差等级表得出补偿数据，标称初始值加上补偿数据得到零点值，在误差范围外则向数据处理模块报送故障信号。

7.根据权利要求6所述的任一种自适应传感器控制装置，其特征在于，所述的误差等级表为采用对于相应的传感器的以往实验误差值求平均误差得出的数据表。

8.一种智能控制泵，其采用上述权利要求1至7所述的任一种自适应传感器控制装置。

9.一种传感器自适应控制方法，包括以下步骤：

第一步，将各种厂家不同类型的传感器参数归一化，写入控制器单片机软件传感器参数数据库。

第二步，通过控制器操作界面，将传感器的标称的最小输出值、最大输出值、传感器量程参数值输入到单片机内。

第三步，水泵控制器上电时将传感器信号采集，根据数据库的数据比对，得出控制器初始所需的传感器参数。将传感器厂家的标称最小输出值和采集的传感器初始值参数进行比对，通过减法运算，得到误差值，将数据库的预存经验数据调出进行误差等级计算，查表得出补偿数据，将标称的最小输出值加上数据库预存的补偿数据，得到零点值Z。

第四步，开始工作达到5秒时，采集第二次的传感器参数，同时采集水泵的功率参数。

第五步，将第二次采集的传感器参数与标称值进行线性比对，得到二次线性值。二次线性值根据泵效与电机功率曲线查表得到泵效对应的线性值后，将二次线性值与泵效对应的线性值比对，从数据库中找出对应的补偿量，将二次线性值加上补偿量求得传感器的线性。

第六步，系统根据计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值，计算实际的压力值。

第七步，单片机将计算得出的压力传感器的零点值和输出线性值参数保存到EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory电可擦可编程只读存储器)备用。

10.一种水泵，其特征在于，采用上述权利要求9所述的传感器自适应控制方法。