CN104639137A - 一种水泵电子式压力开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泵电子式压力开关。该压力开关包括下底架、压力囊、销轴、弹簧、中底架、微动开关固定板、上底架和一控制电路；所述的下底架与中底架固连；所述的中底架上有一通口；所述的压力囊安置在下底架与中底架之间，被下底架与中底架压紧配合；所述的销轴安置在中底架的通口内；所述的弹簧安置在中底架的通口内；所述的上底架与中底架固连；所述的微动开关固定板安置在上底架的孔内，其上有一微动开关，安装在微动开关固定板下端面；所述的控制电路包括一直流电源、防水泵卡死启动电路和防水泵频繁启动电路。使用该压力开关可以防水泵卡死、防水泵频繁启动和具有缺水保护功能。

Description

一种水泵电子式压力开关

技术领域

本发明涉及一种水泵压力开关，尤其是一种电子式压力开关。 

背景技术

在家庭供水中，常采用在自吸泵上装压力开关使其实现自动化，当水龙头打开时，压力开关动作水泵通电，当水龙头关闭时，压力开关处水压增大又使压力开关动作水泵关闭。压力开关控制通断电是靠水的压力自动实现的，使用过程中常出现以下问题影响泵的寿命。第一个问题：有时由于水龙头长时间关闭，导致水泵也长时间不运转，致使水泵叶轮堵塞，再当水龙头打开水泵需要运转时叶轮卡死，严重时会烧坏电机。第二个问题：由于水泄漏等原因，水龙头关闭时，压力开关就会在短时间内从断电位置返回至通电位置使水泵自行启动，然后又使压力开关动作水泵关闭，这样导致水泵在水龙头关闭时会频繁的启动，这种频繁的工作严重影响泵的寿命。第三个问题：在水井缺水的情况下，压力开关处的水压一直低，水泵会一直通电。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水泵卡死、防水泵频繁启动和具有缺水保护功能的压力开关。 

本发明是这样实现的：该压力开关包括下底架、压力囊、销轴、弹簧、中底架、微动开关固定板、上底架和一控制电路；所述的下底架与中底架固连，其上有一螺纹通口；所述的中底架上有一通口；所述的压力囊安置在下底架与中底架之间，被下底架与中底架压紧配合，其下端面与下底架的螺纹通口相通，上端面与中底架的通口相通；所述的销轴安置在中底架的通口内，销轴与中底架组成一移动副，并安置在压力囊的上端面；所述的弹簧安置在中底架的通口内，弹簧一端顶着销轴，另一端顶着中底架；所述的上底架与中底架固连，其上有一孔；所述的微动开关固定板安置在上底架的孔内，并与上底架固连，其上有一微动开关，安装在微动开关固定板下端面，并正对着销轴； 所述的控制电路包括一直流电源、防水泵卡死启动电路和防水泵频繁启动电路；防水泵卡死启动电路包括第一NE555P定时器输入电路和第一NE555P定时器输出电路；第一NE555P定时器输入电路包括电容C3、电容C4、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、微动开关和第一NE555P定时器，其中电阻R2、微动开关的常闭触点与电容C3串联并接入直流电源，其中电容C3端接入直流电源的负极，微动开关的常闭触点端接入直流电源的正极，电阻R3与微动开关的常开触点串联，并且微动开关的常开触点接入直流电源的正极，电阻R3端接入电容C3与电阻R2的串联分点，将电容C3与电阻R2的串联分点接入三极管Q1的集电极和第一NE555P定时器的触发引脚2、阀值引脚6，三极管Q1的发射极经电阻R4接入第一NE555P定时器的放电端7，三极管Q1的基极接入电阻R3与微动开关的常开触点的串联分点，第一NE555P定时器的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第一NE555P定时器的接地引脚1接入直流电源的负极，第一NE555P定时器的控制引脚5经电容C4接入直流电源的负极；第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器和继电器KM，第一NE555P定时器的输出引脚3经继电器KM的线圈接入直流电源的负极，其中继电器KM常闭触点的一端与泵的电源线一端连接，另一端与泵的另一电源线接入电源；防水泵频繁启动电路包括电容C5、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、第二NE555P定时器、CD4017计数器和非门，其中CD4017计数器中的16脚接入直流电源的正极，CD4017计数器中的8脚接入直流电源的负极，时钟输入端14脚接入第一NE555P定时器的输出引脚3，清零输入端15脚接入第二NE555P定时器的输出引脚3，输出端经电阻R9接入三极管Q3的基极，输出端还经非门接入三极管Q4的基极；电容C5与电阻R5串联并接入直流电源，其中电阻R5端接入直流电源的正极，电容C5端接入直流电源的负极；电阻R6与电阻R7串联，电阻R6端接入电容C5与电阻R5的串联分点，电阻R7端接入第二NE555P定时器的放电端7，三极管Q4的集电极接入电容C5与电阻R5的串联分点，三极管Q4的发射极接入电阻R6与电阻R7的串联分点，将电容C5与电阻R5的串联分点接入第二NE555P定时器的触发引脚2、阀值引脚6，第二NE555P定时器的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第二NE555P定时器的接地引脚1接入直流电源的负极，第二NE555P定时器的控制引脚5经电容C6接入直流电源的负极，第二NE555P定时器的输出引脚3接入CD4017计数器中的清零输入端15脚，第二NE555P定时器的输出引脚3还经电阻R8接入三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接并接入防水泵卡死启动电路中的电容C3与电阻R2的串联分点，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接入直流电源的负极。 

本发明安装时应与自吸泵相连接，它有以下几种工作方式。 

第一种：当水龙头打开时，泵体内压力减少，即压力开关内下底架的螺纹通口处水压减少，弹簧会推着销轴下移，至销轴与微动开关无抵触，微动开关的常闭触点通，电容C3与电阻R2串联并处于充电状态，刚开始电容C3两端的电压为零，以致电容C3与电阻R2的串联分点为低电位，第一定时器NE555P的输出引脚3为高电位，继电器KM的线圈通电，继电器KM的常闭触点断开，水泵的电源端不通电；当电容C3充电到一定程度（电阻R2的阻值很小，电容C3充电时间短，使销轴与微动开关无抵触时即水龙头打开时水泵很快启动），其两端的电压升高到一定程度，使电容C3与电阻R2的串联分点为高电位，第一定时器NE555P的输出引脚3为低电位，继电器KM的线圈不通电，继电器KM的常闭触点闭合，水泵的电源端通电。 

第二种：当水龙头关闭时，泵体内压力增大，即压力开关内下底架的螺纹通口处水压增大，压力囊会推着销轴上升，至销轴与微动开关抵触，微动开关常开触点闭合，电容C3与电阻R3串联并处于充电状态，刚开始电容C3两端的电压为零，以致电容C3与电阻R3的串联分点为低电位，第一定时器NE555P的输出引脚3为高电位，继电器KM的线圈通电，继电器KM的常闭触点断开，水泵的电源端不通电；当电容C3充电到一定程度（电阻R3的阻值很大，电容C3充电时间很长，使销轴与微动开关抵触时即水龙头关闭时水泵启动需很长时间），其两端的电压升高到一定程度，使电容C3与电阻R3的串联分点为高电位，第一定时器NE555P的输出引脚3为低电位，继电器KM的线圈不通电，继电器KM的常闭触点闭合，水泵的电源端通电，由于微动开关常开触点闭合，三极管Q1 的基极通电，三极管Q1导通，电容C3充好的电会经三极管Q1、电阻R4、第一定时器NE555P的放电端7放电，电阻R4的阻值很小，所以电容C3放电时间短，水泵很快就会断电，这就保证了水泵在长时间不运行情况下短时间运转下，防止叶轮卡死。 

第三种：当水龙头关闭时，由于水泄漏或者水压不稳，微动开关会频繁跳动，使水泵处于频繁启动状态。为使启动次数不要太频繁，设置了防水泵频繁启动电路。防水泵频繁启动电路是这样工作的，刚上电时电容C5两端的电压为零，以致电容C5与电阻R5的串联分点为低电位，第二定时器NE555P的输出引脚3为高电位，第二NE555P定时器的放电端7截止，CD4017计数器中的清零输入端15脚也为高电位，CD4017计数器清零无输出，当电容C5充电到一定程度，其两端的电压升高到一定程度，以致电容C5与电阻R5的串联分点为高电位，第二定时器NE555P的输出引脚3为低电位，第二NE555P定时器的放电端7导通，CD4017计数器中的清零输入端15脚也为低电位，CD4017计数器正常计数，第二NE555P定时器的放电端7导通使电容C5经电阻R6或三极管Q4、再经电阻R7放电，电阻R6或三极管Q4的选择由CD4017计数器中经电阻R9接入三极管Q3的基极的输出端经非门15决定，输出端低电平时，三极管Q4的基极为高电平，三极管Q4导通，电容C5经三极管Q4、电阻R7放电，输出端高电平时，三极管Q4的基极为低电平，三极管Q4截止，电容C5经电阻R6、电阻R7放电，放电时间会比经三极管Q4、电阻R7放电时间长，则CD4017计数器正常计数时间长，当电容C5放电到一定程度，电容C5与电阻R5的串联分点返回至低电位，CD4017计数器清零无输出，然后循环又使其正常计数。水泵启动一次即第一定时器NE555P的输出引脚3为高低电位变化一次，输入给CD4017计数器的时钟输入端14脚一个脉冲，CD4017计数器计数一次，对应的输出端为高电位，在CD4017计数器正常计数的时间段内，在水泵频繁通断电几次后，CD4017计数器中经电阻R9接入三极管Q3的基极的输出端为高电位时，三极管Q3导通，电容C3放电，使水泵的电源端不通电，三极管Q4基极的输出端为低电位，电容C5经电阻R6、电阻R7放电，时间长，在此过程，水泵的电源端一直不通电，即可防止水泵频繁启动，电容C5放电完后，CD4017计数器清零无输出，电容C3可重新充电，水泵的电源端可重新导通；在CD4017计数器正常计数的时间段内，在水泵频繁通断电次数未使CD4017计数器中经电阻R9接入三极管Q3的基极的输出端为高电位，CD4017计数器将重新清零，然后再工作。 

第四种：如第三种工作分析，不管水龙头是否关闭，防水泵频繁启动电路中的电容C5被反复充放电，使第二定时器NE555P的输出引脚3在高低电位之间反复变化，在第二定时器NE555P的输出引脚3在高电位时，CD4017计数器清零无输出，经电阻R8接入三极管Q2的基极为高电位，三极管Q2导通，电容C3放电，使水泵的电源端在任何情况下都不通电，此过程防止水泵在水井缺水的情况下，一直通电干运转，即防水泵频繁启动电路还具有缺水保护功能。 

本发明的有益效果是：可以防水泵卡死、防水泵频繁启动和具有缺水保护功能。 

附图说明

 下面结合附图对本发明进一步说明。 

图1是本发明压力开关的整体结构示意图。 

图2是本发明压力开关的控制电路主体接线图。 

图3是本发明压力开关的控制电路中的直流电源的第一个实施例。 

图4是本发明压力开关的控制电路中的直流电源的第二个实施例。 

图5是本发明压力开关的控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路的第一个替换实施例。 

图6是本发明压力开关的控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路的第二个替换实施例。 

具体实施方式

图1是本发明压力开关的整体结构示意图。由图知，该压力开关包括下底架1、压力囊2、销轴3、弹簧4、中底架5、微动开关固定板6、上底架8和一控制电路；所述的下底架1与中底架5固连，其上有一螺纹通口11；所述的中底架5上有一通口10；所述的压力囊2安置在下底架1与中底架5之间，被下底架1与中底架5压紧配合，其下端面与下底架1的螺纹通口11相通，上端面与中底架5的通口10相通；所述的销轴3安置在中底架5的通口10内，销轴3与中底架5组成一移动副，并安置在压力囊2的上端面；所述的弹簧4安置在中底架5的通口10内，弹簧4一端顶着销轴3，另一端顶着中底架5；所述的上底架8与中底架5固连，其上有一孔9；所述的微动开关固定板6安置在上底架8的孔9内，并与上底架8固连，其上有一微动开关7，安装在微动开关固定板6下端面，并正对着销轴3。 

图2是本发明压力开关的控制电路主体接线图。由图知，所述的控制电路包括一直流电源、防水泵卡死启动电路和防水泵频繁启动电路；防水泵卡死启动电路包括第一NE555P定时器12输入电路和第一NE555P定时器12输出电路；第一NE555P定时器12输入电路包括电容C3、电容C4、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、微动开关7和第一NE555P定时器12，其中电阻R2、微动开关7的常闭触点与电容C3串联并接入直流电源，其中电容C3端接入直流电源的负极，微动开关7的常闭触点端接入直流电源的正极，电阻R3与微动开关7的常开触点串联，并且微动开关7的常开触点接入直流电源的正极，电阻R3端接入电容C3与电阻R2的串联分点，将电容C3与电阻R2的串联分点接入三极管Q1的集电极和第一NE555P定时器12的触发引脚2、阀值引脚6，三极管Q1的发射极经电阻R4接入第一NE555P定时器12的放电端7，三极管Q1的基极接入电阻R3与微动开关7的常开触点的串联分点，第一NE555P定时器12的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第一NE555P定时器12的接地引脚1接入直流电源的负极，第一NE555P定时器12的控制引脚5经电容C4接入直流电源的负极；第一NE555P定时器12输出电路包括第一NE555P定时器12和继电器KM，第一NE555P定时器12的输出引脚3经继电器KM的线圈接入直流电源的负极，其中继电器KM常闭触点的一端与泵的电源线一端连接，另一端与泵的另一电源线接入电源；防水泵频繁启动电路包括电容C5、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、第二NE555P定时器13、CD4017计数器14和非门15，其中CD4017计数器14中的16脚接入直流电源的正极，CD4017计数器14中的8脚接入直流电源的负极，时钟输入端14脚接入第一NE555P定时器12的输出引脚3，清零输入端15脚接入第二NE555P定时器13的输出引脚3，输出端（图中以第7输出端6脚为例，除第0输出端外，还可以为其他输出端）经电阻R9接入三极管Q3的基极，输出端还经非门15接入三极管Q4的基极；电容C5与电阻R5串联并接入直流电源，其中电阻R5端接入直流电源的正极，电容C5端接入直流电源的负极；电阻R6与电阻R7串联，电阻R6端接入电容C5与电阻R5的串联分点，电阻R7端接入第二NE555P定时器13的放电端7，三极管Q4的集电极接入电容C5与电阻R5的串联分点，三极管Q4的发射极接入电阻R6与电阻R7的串联分点，将电容C5与电阻R5的串联分点接入第二NE555P定时器13的触发引脚2、阀值引脚6，第二NE555P定时器13的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第二NE555P定时器13的接地引脚1接入直流电源的负极，第二NE555P定时器13的控制引脚5经电容C6接入直流电源的负极，第二NE555P定时器13的输出引脚3接入CD4017计数器14中的清零输入端15脚，第二NE555P定时器13的输出引脚3还经电阻R8接入三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接并接入防水泵卡死启动电路中的电容C3与电阻R2的串联分点，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接入直流电源的负极。 

上述技术方案中的直流电源并联一瞬态抑制二极管，用于保护电路安全。 

图3是本发明压力开关的控制电路中的直流电源的第一个实施例。由图知，该直流电源为阻容降压式直流电源，包括电容C1、电容C2、电阻R1、整流器D1、稳压管D2；阻容降压式直流电源中的电阻R1与电容C1并联且一端接入整流器D1的一交流接入端，另一端接入外界电源端，整流器D1的另一交流接入端也接入另一外界电源端，稳压管D2与电容C2并联，稳压管D2的正极接整流器D1的正极直流输出端，稳压管D2的负极接整流器D1的负极直流输出端。 

图4是本发明压力开关的控制电路中的直流电源的第二个实施例。由图知，该直流电源包括变压器16、整流器D3、电容C7；直流电源中的变压器16输入端接入外界电源，输出端接入整流器D3的交流接入端，整流器D3的直流输出端与电容C7并联。 

图5是本发明压力开关的控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路的第一个替换实施例。由图知，该第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器12、非门17和继电器KM，第一NE555P定时器12的输出引脚3接入非门17再经继电器KM的线圈接入直流电源的负极，其中继电器KM常开触点的一端与泵的电源线一端连接，另一端与泵的另一电源线接入电源。 

图6是本发明压力开关的控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路的第二个替换实施例。由图知，该第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器12、非门18、电阻R12、电阻R13、MOC光耦开关19和双向可控硅20，第一NE555P定时器12的输出引脚3经非门18接入MOC光耦开关19的阳极引脚1，MOC光耦开关19的阴极引脚2经电阻R12接入直流电源的负极，MOC光耦开关19的一输出引脚4经电阻R13接入双向可控硅20的T2极，MOC光耦开关19的另一输出引脚6接入双向可控硅20的控制极G；其中双向可控硅20的T2极与泵的电源线一端连接，T1极与泵的另一电源线接入电源。 

除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。 

  

Claims (6)

1.一种水泵电子式压力开关，其特征在于：该压力开关包括下底架、压力囊、销轴、弹簧、中底架、微动开关固定板、上底架和一控制电路；所述的下底架与中底架固连，其上有一螺纹通口；所述的中底架上有一通口；所述的压力囊安置在下底架与中底架之间，被下底架与中底架压紧配合，其下端面与下底架的螺纹通口相通，上端面与中底架的通口相通；所述的销轴安置在中底架的通口内，销轴与中底架组成一移动副，并安置在压力囊的上端面；所述的弹簧安置在中底架的通口内，弹簧一端顶着销轴，另一端顶着中底架；所述的上底架与中底架固连，其上有一孔；所述的微动开关固定板安置在上底架的孔内，并与上底架固连，其上有一微动开关，安装在微动开关固定板下端面，并正对着销轴； 所述的控制电路包括一直流电源、防水泵卡死启动电路和防水泵频繁启动电路；防水泵卡死启动电路包括第一NE555P定时器输入电路和第一NE555P定时器输出电路；第一NE555P定时器输入电路包括电容C3、电容C4、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、微动开关和第一NE555P定时器，其中电阻R2、微动开关的常闭触点与电容C3串联并接入直流电源，其中电容C3端接入直流电源的负极，微动开关的常闭触点端接入直流电源的正极，电阻R3与微动开关的常开触点串联，并且微动开关的常开触点接入直流电源的正极，电阻R3端接入电容C3与电阻R2的串联分点，将电容C3与电阻R2的串联分点接入三极管Q1的集电极和第一NE555P定时器的触发引脚2、阀值引脚6，三极管Q1的发射极经电阻R4接入第一NE555P定时器的放电端7，三极管Q1的基极接入电阻R3与微动开关的常开触点的串联分点，第一NE555P定时器的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第一NE555P定时器的接地引脚1接入直流电源的负极，第一NE555P定时器的控制引脚5经电容C4接入直流电源的负极；第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器和继电器KM，第一NE555P定时器的输出引脚3经继电器KM的线圈接入直流电源的负极，其中继电器KM常闭触点的一端与泵的电源线一端连接，另一端与泵的另一电源线接入电源；防水泵频繁启动电路包括电容C5、电容C6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、第二NE555P定时器、CD4017计数器和非门，其中CD4017计数器中的16脚接入直流电源的正极，CD4017计数器中的8脚接入直流电源的负极，时钟输入端14脚接入第一NE555P定时器的输出引脚3，清零输入端15脚接入第二NE555P定时器的输出引脚3，输出端经电阻R9接入三极管Q3的基极，输出端还经非门接入三极管Q4的基极；电容C5与电阻R5串联并接入直流电源，其中电阻R5端接入直流电源的正极，电容C5端接入直流电源的负极；电阻R6与电阻R7串联，电阻R6端接入电容C5与电阻R5的串联分点，电阻R7端接入第二NE555P定时器的放电端7，三极管Q4的集电极接入电容C5与电阻R5的串联分点，三极管Q4的发射极接入电阻R6与电阻R7的串联分点，将电容C5与电阻R5的串联分点接入第二NE555P定时器的触发引脚2、阀值引脚6，第二NE555P定时器的复位引脚4、电源引脚8都接入直流电源的正极，第二NE555P定时器的接地引脚1接入直流电源的负极，第二NE555P定时器的控制引脚5经电容C6接入直流电源的负极，第二NE555P定时器的输出引脚3接入CD4017计数器中的清零输入端15脚，第二NE555P定时器的输出引脚3还经电阻R8接入三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接并接入防水泵卡死启动电路中的电容C3与电阻R2的串联分点，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接入直流电源的负极。

2.根据权利要求1所述的一种水泵电子式压力开关，其特征在于：该直流电源并联一瞬态抑制二极管。

3.根据权利要求1所述的一种水泵电子式压力开关，其特征在于：该直流电源为阻容降压式直流电源，包括电容C1、电容C2、电阻R1、整流器D1、稳压管D2；阻容降压式直流电源中的电阻R1与电容C1并联且一端接入整流器D1的一交流接入端，另一端接入外界电源端，整流器D1的另一交流接入端也接入另一外界电源端，稳压管D2与电容C2并联，稳压管D2的正极接整流器D1的正极直流输出端，稳压管D2的负极接整流器D1的负极直流输出端。

4.根据权利要求1所述的一种水泵电子式压力开关，其特征在于：该直流电源包括变压器、整流器D3、电容C7；直流电源中的变压器输入端接入外界电源，输出端接入整流器D3的交流接入端，整流器D3的直流输出端与电容C7并联。

5.根据权利要求1所述的一种水泵电子式压力开关，其特征在于：控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路有替换；该替换第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器、非门和继电器KM，第一NE555P定时器的输出引脚3接入非门再经继电器KM的线圈接入直流电源的负极，其中继电器KM常开触点的一端与泵的电源线一端连接，另一端与泵的另一电源线接入电源。

6.根据权利要求1所述的一种水泵电子式压力开关，其特征在于：控制电路中防水泵卡死启动电路中的第一NE555P定时器输出电路有替换；该替换第一NE555P定时器输出电路包括第一NE555P定时器、非门、电阻R12、电阻R13、MOC光耦开关和双向可控硅，第一NE555P定时器的输出引脚3经非门接入MOC光耦开关的阳极引脚1，MOC光耦开关的阴极引脚2经电阻R12接入直流电源的负极，MOC光耦开关的一输出引脚4经电阻R13接入双向可控硅的T2极，MOC光耦开关的另一输出引脚6接入双向可控硅的控制极G；其中双向可控硅的T2极与泵的电源线一端连接，T1极与泵的另一电源线接入电源。