CN104454484A - 一种日光微电脑智能水泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种日光微电脑智能水泵，包括泵体，水流检测器，电机，控制电机运作的控制器，所述控制器包括电源转化单元，电流检测单元，中央控制单元，按键输入单元，电流保护自停单元以及显示单元；所述电流检测单元中设有康铜丝，利用康铜丝的电阻特性，再在电流检测单元中设置放大器，放大器对康铜丝微弱的采样电压进行放大；通过康铜丝的压降变化，再进行两级的信号放大，输入到CPU中，由于CPU中设置了参数，当参数和康铜丝的参数一致时，12V的继电器就会自动断开，交流电机立刻停止，以达到保护的效果，而CPU会输出一个显示信号到显示器上，这个显示信号就是电流的强度，通过观察电流的大小就可以判断出水满还是无水的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种日光微电脑智能水泵，尤其是一种结合水流检测装置，判断电机是否水满从而保护电机的日光微电脑智能水泵。
背景技术
在工厂、油田、水力发电厂、民用设施等大型工业项目中，水泵都有大量的应用，这些应用当中，水泵主要是通过管道传输各种液体。在民用设施中，主要体现在传输生活用水上。 例如，居民生活住宅小区的附近，都会建有水塔，通过水泵将过滤后的饮用水传输到水塔上，水塔将饮用水传输到小区内的各家住宅中。水塔上的饮用水，会根据用水的实际情况，定期添加。添加时水源处的饮用水通过水泵向水塔传输，以保证水塔所联通的供水区域不会缺水。水泵向水塔给水的工作过程中，由于目前并没有设备检测水源是否有水、水塔是否水满等情况，这些都需要通过人工去判断，因此向水塔给水的过程比较不方便;另外，由于没有设备检测水源是否有水、水塔是否水满，只有人工判断水源和水塔的水量之后，才启动、或停止水泵，水泵不能实现智能化控制，由于有时没有及时判断出水源无水，导致会电机空转烧毁的事故。
所以，在本公司之前申请的专利号为200720138921公开的专利文件中，提到了一种水流检测装置，该装置包括:水流检测器、给水壳体， 所述水流检测器包括:具有方轴、圆轴的叶轮，所述叶轮的方轴与具有方孔的磁铁盒间隙配合，所述磁铁盒置于上壳体与下壳体形成的空腔中，所述叶轮的圆轴穿过所述下壳体中心的圆孔，所述叶轮的叶轮片置于所述空腔外，所述叶轮带动所述空腔内的磁铁盒旋转时，所述磁铁盒内的磁铁产生的磁力线穿过置于上壳体外侧安装的霍尔传感器，所述霍尔传感器在所述磁力线的作用下产生脉冲信号;当水流通过叶轮罩内的叶轮片时，会带动叶轮旋转，叶轮会带动含有磁铁的磁铁盒旋转，磁力线不断穿过霍尔传感器，触发霍尔传感器产生脉冲信号，通过产生的脉冲信号转化成频率信号，通过频率信号的强弱判断出水管中是否有水经过。当水源没水或水塔水满时，检测到频率信号降低或为零；当水管内有水流经过时，检测到的频率信号为高。
但是这样的水流检测装置还存在一个这样的问题，就是无法判断到底是没水或者水满，严重影响到下一步的加水操作，无法实现全自动化的技术效果。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种结合水流检测装置，判断电机是否水满从而保护电机的日光微电脑智能水泵。
为解决上述技术问题，本发明包括水流检测器，电机，控制电机运作的控制器，所述控制器包括电源转化单元，电流检测单元，中央控制单元，按键输入单元，电流保护自停单元以及显示单元；其中，
所述电源转化单元一端与220伏的交流电源相连，另一端转化成5伏的供电电压，5伏的供电电压为数据处理单元的中央处理器供电；
所述电流检测单元中设有与电机串联设置的电流检测元件，再在电流检测单元中设置与电流检测元件并联设置的信号放大电路，所述信号放大电路对电流检测元件的采样电压进行放大；
所述按键输入单元输出端连接至中央控制单元的中央处理器，所述电流检测单元输出端与央控制单元的中央处理器相连，中央处理器就会对电流检测单元输出的采样电压进行处理，并将按键的输入参数与交流电机的电流参数相对比，并且中央处理器还会对再将电信号输出到显示单元以及电流保护自停单元，显示单元用于显示交流电机的电流，电流保护自停单元用于切断电机的电源。
其中，由于储水罐处固设有浮球，当水平面靠近浮球处时，浮球会对水平面产生一个反向的压力，利用该反向的压力会对电机产生一定的阻力，而康铜丝该阻力会导致电机中的康铜丝电压升高，利用康铜丝温度系数小，电阻率稳定的电阻特性，可以很好的检测康铜丝上的压降变化，通过康铜丝的压降变化，再进行两级的信号放大，输入到CPU中，由于CPU中设置了参数，当参数和康铜丝的参数一致时，不管有没有水，或者卡死或者水满，电压很低的情况下，12V的继电器就会自动断开，交流电机立刻停止，以达到保护的效果，而CPU会输出一个显示信号到显示器上，这个显示信号就是电流的强度，通过观察显示信号的大小就可以判断出是水满还是无水的情况。
所述电源转化单元包括开关电源电路、变压电路、整流滤波电路以及稳压电路；
所述开关电源电路中包括控制控制电源开断的电源芯片VIERE12，开关电源电路一端与，经过变压电路变压后输出12伏的交流电；
所述变压电路包括包括初级线圈、次级线圈以及铁芯，所述变压电路的初级线圈与开关电源电路的VIERE12芯片相连，次级线圈与整流滤波的输入端相连；
所述整流滤波电路包括第一二极管，第一电容，以及第一电阻，所述整流滤波电路的一端与次级线圈相连，另一端与稳压电路的输入端相连；
所述稳压电路包括三端集成稳压器78L05，所述78L05的输入端与整流滤波电路的输出端相连，输出端与中央控制单元的输入端相连。
其中，开关电源电路为CPU提供电压，变压电路将市电转化成较小的电压输送给整流滤波电路，而整流滤波电路可以将交流电转化成直流电，稳压电路输出一个5V的最终电压用于CPU的供电。
所述中央控制单元包括为中央处理器提供时钟信号的时钟振荡电路，外部电源断电检测电路，断电供给电路，以及型号为45F23A的中央处理器；其中，
所述时钟振荡电路包括晶振、第二电阻、第二电容，5V稳压电压输入到晶振后，产生一定的振荡频率，然后时钟振荡电路设有两个输出端，分别与中央控制器的两个引脚PC3，PC2相连，中央控制器对该振荡频率接收到的信号进行处理，产生一秒的时钟信号；
所述电源断电检测电路包括第四电阻，所述第四电阻一端与5V电压相连，另一端与中央控制器的引脚PC1相连；
所述断电供给电路包括第二二极管、第三电阻以及第三电容，第二二极管的正极与5V稳压电压相连，负极与第三电阻相连，第三电阻另一端与第三电容相连，所述第三电容的另一端接地，所述二极管的负极还与中央控制器的引脚VCC端进行相连。
其中，外部电源检测电路连接到CPU，当市电断电后, CPU会对该信号进行处理，达到及时切换电路的技术效果。
其中，当外部电源断电后，由于第三电容具有储电的功能，并且设置了第二二极管，会对CPU进行单向放电，不但保证了CPUDE 的断电检测能力，还增加了CPU一定的续航能力。
所述电流保护自停单元包括开关电路和信号放大电路，
所述开关电路包括第四电阻，第一三极管，第三二极管以及继电器，第四电阻一端与中央控制器的引脚PA0端相连，另一端与第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极分别与第三二极管的正极和继电器的引脚相连，第三二极管和继电器的另一端与12伏电压电源相连；
所述信号放大电路包括第五电阻，型号为LM358的第一运算放大器和第二运算放大器，所述第五电阻由康铜丝组成，所述第一运算放大器和第二运算放大器分别并联于康铜丝上，所述第二运算放大器的输出端与中央控制器上的PCO端引脚相连。
其中，开关电路用以保护并且开断电机，由于康铜丝的电阻温度系数很低，温度对其影响较小，所以，在进行电流测量时，往往会得到较好的精度，而信号放大电路在对康铜丝进行采样后，逐级放大，将电信号输入至CPU。
所述按键输入单元包括功能按键，第六电阻，所述功能按键的一端与中央控制器上的PB0和PB1相连，所述功能按键的另一端与第六电阻相连，所述第六电阻的另一端接地。
其中，功能按键可以输入功能参数，电流和水流显示，可以任意调节，以满足不同用户的需求，在特定的电流下切断电机，还可以在0-24小时之间任意定时。
附图说明
图1所示为日光微电脑智能水泵系统方框图；
图2所示为日光微电脑智能水泵电路连接图；
图3所示为开关电路连接示意图；
图4所示为控制电路连接示意图；
图5所示为放大电路连接示意图；
图6所示为处理器输出端电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明包括包括水流检测器，电机，控制电机运作的控制器，所述控制器包括电源转化单元，电流检测单元，中央控制单元，按键输入单元，电流保护自停单元以及显示单元。
如图2所示，电源转化单元一端与220伏的交流电源相连，另一端转化成5伏的供电电压，5伏的供电电压为数据处理单元的中央处理器供电；
所述电流检测单元中设有康铜丝，利用康铜丝的电阻特性，再在电流检测单元中设置放大器，放大器对康铜丝微弱的采样电压进行放大；
所述按键输入单元输出端连接至中央控制单元的中央处理器，所述电流检测单元输出端与央控制单元的中央处理器相连，中央处理器就会对电流检测单元输出的采样电压进行处理，并将按键的输入参数与交流电机的电流参数相对比，并且中央处理器还会对再将电信号输出到显示单元以及电流保护自停单元，显示单元用于显示交流电机的电流，电流保护自停单元用于切断电机的电源。
所述电源转化单元包括开关电源电路、变压电路、整流滤波电路以及稳压电路；
如图3所示，所述开关电源电路中包括控制控制电源开断的电源芯片VIERE12，开关电源电路一端与，经过变压电路变压后输出12伏的交流电；
所述变压电路包括包括初级线圈、次级线圈以及铁芯，所述变压电路的初级线圈与开关电源电路的VIERE12芯片相连，次级线圈与整流滤波的输入端相连；
所述整流滤波电路包括第一二极管D2，第一电容C5，以及第一电阻R4，所述整流滤波电路的一端与次级线圈相连，另一端与稳压电路的输入端相连；
所述稳压电路包括三端集成稳压器78L05，所述78L05的输入端与整流滤波电路的输出端相连，输出端与中央控制单元的输入端相连。
其中，开关电源电路为CPU提供电压，变压电路将市电转化成较小的电压输送给整流滤波电路，而整流滤波电路可以将交流电转化成直流电，稳压电路输出一个5V的最终电压用于CPU的供电。
如图4所示，所述中央控制单元包括为中央处理器提供时钟信号的时钟振荡电路，外部电源断电检测电路，断电供给电路，以及型号为45F23A的中央处理器；其中，
所述时钟振荡电路包括晶振、第二电阻R19、第二电容C5，5V稳压电压输入到晶振后，产生一定的振荡频率，然后时钟振荡电路设有两个输出端，分别与中央控制器的两个引脚PC3，PC2相连，中央控制器对该振荡频率接收到的信号进行处理，产生一秒的时钟信号；
所述电源断电检测电路包括第四电阻R7，所述第四电阻R7一端与5V电压相连，另一端与中央控制器的引脚PC1相连；
所述断电供给电路包括第二二极管D6、第三电阻R5以及第三电容U1，第二二极管D6的正极与5V稳压电压相连，负极与第三电阻R5相连，第三电阻R5另一端与第三电容U1相连，所述第三电容U1的另一端接地，所述二极管的负极还与中央控制器的引脚VCC端进行相连。
其中，外部电源检测电路连接到CPU，当市电断电后, CPU会对该信号进行处理，达到及时切换电路的技术效果。
其中，当外部电源断电后，由于第三电容具有储电的功能，并且设置了第二二极管，会对CPU进行单向放电，不但保证了CPUDE 的断电检测能力，还增加了CPU一定的续航能力。
所述电流保护自停单元包括电机开关电路和信号放大电路，
所述电机开关电路包括第四电阻R17，第一三极管Q2，第三二极管D7以及继电器K1，第四电阻R17一端与中央控制器的引脚PA0端相连，另一端与第一三极管Q2的基极相连，所述第一三极管Q2的发射极接地，第一三极管Q2的集电极分别与第三二极管D7的正极和继电器的引脚相连，第三二极管D7和继电器的另一端与12伏电压电源相连；
如图5所示，所述信号放大电路包括与电机串联的第五电阻R24，，型号为LM358的第一运算放大器U2A和第二运算放大器U2B，所述电机设于P3与P5两个端口之间，所述第五电阻R24由康铜丝组成，所述第一运算放大器U2A和第二运算放大器U2B分别并联于康铜丝上，所述第二运算放大器的输出端与中央控制器上的PCO端引脚相连。
其中，开关电路用以保护并且开断电机，由于康铜丝的电阻温度系数很低，温度对其影响较小，所以，在进行电流测量时，往往会得到较好的精度，而信号放大电路在对康铜丝进行采样后，逐级放大，将电信号输入至CPU。
如图1图6所示，所述按键输入单元包括功能按键，第六电阻，所述功能按键的一端与中央控制器上的PB0和PB1相连，所述功能按键的另一端与第六电阻相连，所述第六电阻的另一端接地。
使用时，功能按键可以输入功能参数，而电流和水流的显示可以任依靠功能按键任意调节，以满足不同用户的需求，还可以在0-24小时之间任意定时。由于水流检测装置可以利用水流判断是否有水，但是无法判断水满或无水，所以在水流检测装置的基础上设置了一个控制电路。在该实施例中，由于储水罐处固设有浮球，当水平面靠近浮球处时，浮球会对水平面产生一个反向的压力，利用该反向的压力会对电机产生一定的阻力，该阻力会导致电机中的康铜丝电压升高，利用康铜丝的电阻特性，可以很好的检测康铜丝上的压降变化，通过康铜丝的压降变化，再进行两级的信号放大，输入到CPU中，由于CPU中设置了参数，当参数和康铜丝的参数一致时，不管有没有水，或者卡死或者水满，电压很低的情况下，12V的继电器就会自动断开，交流电机立刻停止，以达到保护的效果，而CPU会输出一个显示信号到显示器上，这个显示信号就是电流的强度，通过观察显示信号的大小就可以判断出是水满还是无水的情况。
Claims (6)
1.一种日光微电脑智能水泵，包括水流检测器，电机，控制电机运作的控制器，其特征在于：所述控制器包括电源转化单元，电流检测单元，中央控制单元，按键输入单元，电流保护自停单元以及显示单元；其中，
所述电源转化单元一端与220伏的交流电源相连，另一端转化成5伏的供电电压，5伏的供电电压为数据处理单元的中央处理器供电；
所述电流检测单元中设有与电机串联设置的电流检测元件，再在电流检测单元中设置与电流检测元件并联设置的信号放大电路，所述信号放大电路对电流检测元件的采样电压进行放大；
所述按键输入单元输出端连接至中央控制单元的中央处理器，所述电流检测单元输出端与央控制单元的中央处理器相连，中央处理器就会对电流检测单元输出的采样电压进行处理，并将按键的输入参数与交流电机的电流参数相对比，并且中央处理器还会对再将电信号输出到显示单元以及电流保护自停单元，显示单元用于显示交流电机的电流，电流保护自停单元用于切断电机的电源。
2.根据权利要求1所述的日光微电脑智能水泵，其特征在于：所述电源转化单元包括开关电源电路、变压电路、整流滤波电路以及稳压电路；
所述开关电源电路中包括控制控制电源开断的电源芯片VIERE12，开关电源电路一端与，经过变压电路变压后输出12伏的交流电；
所述变压电路包括包括初级线圈、次级线圈以及铁芯，所述变压电路的初级线圈与开关电源电路的VIERE12芯片相连，次级线圈与整流滤波的输入端相连；
所述整流滤波电路包括第一二极管，第一电容，以及第一电阻，所述整流滤波电路的一端与次级线圈相连，另一端与稳压电路的输入端相连；
所述稳压电路包括三端集成稳压器78L05，所述78L05的输入端与整流滤波电路的输出端相连，输出端与中央控制单元的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的日光微电脑智能水泵，其特征在于：所述中央控制单元包括为中央处理器提供时钟信号的时钟振荡电路，外部电源断电检测电路，断电供给电路，以及型号为45F23A的中央处理器；其中，
所述时钟振荡电路包括晶振、第二电阻、第二电容，5V稳压电压输入到晶振后，产生一定的振荡频率，然后时钟振荡电路设有两个输出端，分别与中央控制器的两个引脚PC3，PC2相连，中央控制器对该振荡频率接收到的信号进行处理，产生一秒的时钟信号；
所述电源断电检测电路包括第四电阻，所述第四电阻一端与5V电压相连，另一端与中央控制器的引脚PC1相连；
所述断电供给电路包括第二二极管、第三电阻以及第三电容，第二二极管的正极与5V稳压电压相连，负极与第三电阻相连，第三电阻另一端与第三电容相连，所述第三电容的另一端接地，所述二极管的负极还与中央控制器的引脚VCC端进行相连。
4.根据权利要求1所述的日光微电脑智能水泵，其特征在于：所述开关电路包括第四电阻，第一三极管，第三二极管以及继电器，第四电阻一端与中央控制器的引脚PA0端相连，另一端与第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极接地，第一三极管的集电极分别与第三二极管的正极和继电器的引脚相连，第三二极管和继电器的另一端与12伏电压电源相连。
5.根据权利要求1所述的日光微电脑智能水泵，其特征在于：所述信号放大单元包括，型号为LM358的第一运算放大器和第二运算放大器，所述第五电阻由康铜丝组成，所述第一运算放大器和第二运算放大器分别并联于康铜丝上，所述第二运算放大器的输出端与中央控制器上的PCO端引脚相连。
6.根据权利要求1所述的日光微电脑智能水泵，其特征在于：所述按键输入单元包括功能按键，第六电阻，所述功能按键的一端与中央控制器上的PB0和PB1相连，所述功能按键的另一端与第六电阻相连，所述第六电阻的另一端接地。
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