CN105864008B - 无线式一体旋转陶瓷柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，包括步进电机、控制单元板和泵体，步进电机与泵体相连接，控制单元板上设有存储器电路、检测电路、MCU控制电路、步进电机驱动电路、正反转控制按键电路、CDMA模块和5V电源电路，CDMA模块包括CDMA无线通讯电路，MCU控制电路的信号输出端分别与CDMA无线通讯电路和步进电机驱动电路的信号输入端相连接，MCU控制电路的信号输入端分别与步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路的信号输出端相连接，所述步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。本发明构造合理，操作方便、可靠，能够满足流量的精确控制和实时监控设运行状态的要求。

Description

无线式一体旋转陶瓷柱塞泵

技术领域

本发明属于无线通讯领域，尤其是涉及一种带远程控制的精密微量一体旋转陶瓷柱塞泵。

背景技术

旋转陶瓷柱塞泵是一种微量柱塞泵，它以陶瓷外套和陶瓷内杆精密配合，通过步进电机带动并进行往复和旋转运动以实现液体流量的运转输送；其具有耐腐蚀、耐高温、不易磨损，精度高等特点可以广泛的使用在大部分液体罐装工艺上，可以实现用户远程对无线式一体旋转陶瓷柱塞泵进行控制和状态监控，帮助用户可以实现远程控制无线式一体旋转陶瓷柱塞泵进行各种动作，同时了解泵的运行状态。

目前市场上关于柱塞泵的种类比较多但是大部分的厂家只提供泵体部分，用户拿到后还要自己再进行二次开发重新设计电路板，设计软件对于一般没有研发能力的用户来讲是无法完成的开发。或则有的阻塞泵设计自带有控制电路和外壳用户可以直接使用但是无法实现无人职守和远程控制和状态的实时监控等，对于一些要求设备精密控制和实时状态监控方面要求提供了一种具体的解决方案。

专利申请号：200720082409.8公开了一种陶瓷旋转柱塞泵，包括驱动部件、连接部件和陶瓷柱塞泵体；驱动部件为固定连接在底座上的柱塞泵步进电机；驱动部件通过连接部件与陶瓷柱塞泵体连接在一起；柱塞泵步进电机和陶瓷柱塞泵体的中心轴线不在同一直线上。连接部件包括关节轴承固定座、关节轴承和瓷杆连接杆；关节轴承固定座一端连接在柱塞泵步进电机转轴上，另一端套接在关节轴承上；关节轴承一端套接在关节轴承固定座上，另一端与瓷杆连接杆活动连接。陶瓷柱塞泵体包括柱塞泵压块、接头、瓷杆和外瓷体；外瓷体设置在柱塞泵固定座内，里面设置有瓷杆。该陶瓷旋转柱塞泵能在保证润滑质量的同时，提高柱塞泵供液量的准确度、延长柱塞泵的使用寿命，适于连续工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有的厂家只能提供无控制单元的柱塞泵和带有控制却无法远程控制的问题，提供一种新的模块化选择方案，支持用户可以远程控制一体旋转陶瓷柱塞泵的运行和停止等操作同时可以将需要下传的配置提前下载到一体旋转陶瓷柱塞泵的控制单元板的存储器里，比如一体旋转陶瓷柱塞泵运行的开始和停止时间、加注液体的体积数等，同时控制一体旋转陶瓷柱塞泵进行工作并且能时时反馈泵的运行状态，大大提高了用户的使用便利。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，包括步进电机和泵体，步进电机与泵体相连接所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括控制单元板，所述控制单元板上设有存储器电路、检测电路、MCU控制电路、步进电机驱动电路、正反转控制按键电路、CDMA模块和5V电源电路，所述CDMA模块包括CDMA无线通讯电路，所述MCU控制电路的信号输出端分别与CDMA无线通讯电路和步进电机驱动电路的信号输入端相连接，所述MCU控制电路的信号输入端分别与步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路的信号输出端相连接，所述步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。

当MCU控制电路收到CDMA模块的远程控制指令后，通过步进电极驱动电路控制电机运行，并且同时通过检测电路将步进电机的运行状态进行采集，将采集到的数据通过无线CDMA模块上传到平台中心或则是用户手机的APP软件上，实现人员的远程控制和监控的功能。

所述CDMA模块包括CDMA无线通讯电路、CDMA天线连接座和设置在CDMA天线连接座上的CDMA天线，CDMA天线连接座的信号输出端和输入端分别与CDMA无线通讯电路的信号输入端和输出端相连接。

CDMA天线连接座设有UIM卡槽电路，用于插入用于接受无线数据的UIM卡。UIM卡槽电路由器件R27、R32、R30、C21、C22、C23、C25、SIMCARD组成分别连接到CDMA模块的UIM_CLK、UIM_VCC、UIM_IO、UIM_RST管脚上，电信的UIM卡放置到器件SIMCARD卡槽里，设备上电后模块会自动与UIM卡进行数据通信。

所述CDMA无线通讯电路可以采用现有技术的CDMA模块设计，CDMA无线通讯电路支持3G上网模式，采用UART接口与处理器进行通讯，支持AT指令通讯模式。通过处理器控制CDMA模块工作，获取平台下发的控制指令。

所述检测电路包括电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路，所述电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路的信号输出端分别与MCU控制电路的信号输入端相连接，所述电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路与步进电机驱动电路和正反转控制按键电路并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。

所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括24V电源电路，所述24V电源电路与步进电机驱动电路相连接。

所述存储器电路为AT24C128存储器，所述AT24C128存储器的IIC接口与MCU控制电路的管脚相连接。

存储器电路用于储存配置参数等信息。

步进电机驱动电路的复位脚、步进电机驱动电路控制电机转动的脉冲输入脚、芯片睡眠脚、芯片工作的使能脚、控制步进电机转动方向脚分别对应的接到MCU控制电路的PC4、PB7、PC5、PB6、PA1管脚上。

所述MCU控制电路的处理器采用ARM芯片STM32F106RET，所述处理器外部采用的是8.0Mhz晶振作为处理的外部时钟信号输入，程序储存器采用的是一款串行FLASH芯片SST25VF016B用来存储程序代码，串行FLASH芯片的SPI接口连接到处理器STM32F106RET的SPI的接口上，处理器的复位脚通过D7、R32、C88组成的RC复位电路。

所述MCU通过UART与CDMA模块相连。

所述步进电机启动检测电路设有霍尔传感器，所述步进电机的转轴上固定设有与霍尔传感器相配合的磁铁，磁铁随转轴旋转到霍尔传感器位置霍尔传感器信号输出端会输出一个低电平的电信号，低电平的电信号传送到MCU处理器的管脚上，用于检测步进电机起始位。

所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括支架，所述支架设有宽度大于泵体的宽度的长方形支架平面，在支架平面的两端分别设有垂直于支架平面的支架侧壁，支架侧壁的一端与支架平面的侧边相连接，支架侧壁的另一端与泵体相连接，支架平面与控制单元板相连接。

所述支架侧壁的另一端设有U形固定孔，所述泵体的两侧分别设有与U形固定孔相配合的孔，支架侧壁通过穿过U形固定孔的螺栓连接固定设置在泵体上，所述支架平面的两端分别设有圆形固定孔，所述控制单元板上设有与圆形固定孔相配合的安装孔，所述支架平面与控制单元板之间通过穿过圆形固定孔和安装孔的螺栓相连接。

支架可采用不锈钢材质加工而成，其主要功能是将控制单元板与泵体之间进行牢靠固定作用，支架两侧的U形固定孔用来将支架固定在泵体上的，同时在支架的上面通过2个圆形固定孔来固定控制单元板，支架能保证在设备的使用过程中各个部件的牢固行和稳定性。

步进电机启动检测电路由U6、R8等器件组成，当有启动信号输入后先经过U6进行信号整形后同过R8输入到处理器INT0管脚，当MCU控制电路的处理器检测到启动信号后会控制步进电机驱动电路来控制电机转动。

无线式一体旋转陶瓷柱塞泵通过CDMA模块电路部分接收平台下发的指令。MCU控制电路将用户将平台下发的指令中的所有的参数设置信息保存到存储器中，通过步进电机驱动电路、步进电机启动的检测电路、步进电机运行一周的检测电路、来执行平台下发的指令用来控制无线式一体旋转陶瓷柱塞泵运行、陶瓷柱塞泵打液量、停止等操作，并且可以将每天的打液量统计好整体发送到平台进行存储和方便平台系统的查询和统计。

与现有产品相比，本发明具有如下有益效果：本发明构造合理，操作方便、可靠，可广泛用于医疗、化工、科研、食品加工等行业流量的精确控制和实时监控设运行状态等方面要求。

附图说明

图1是本发明的组成框图

图2是本发明电路示意图

图3是本发明步进电机驱动电路示意图

图4是本发明无线式一体旋转陶瓷柱塞泵结构侧视图

图5是本发明无线式一体旋转陶瓷柱塞泵结构俯视图

图中：

1、进液口 2、出液口 3、泵体

4、步进电机 5、MCU控制电路 6、CDMA的无线通讯电路

7、CDMA天线连接座 8、CDMA天线 9、存储器电路

10、步进电机运行一周检测电路 11、步进电机启动检测电路 12、UIM卡槽电路

13、支架 14、步进电机驱动电路 15、正反转控制按键电路

具体实施方式

如图1-5所示，本发明无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，包括步进电机4、与步进电机4相连接的泵体3和控制单元板，在控制单元板上设有存储器电路9、检测电路、MCU控制电路5、步进电机驱动电路14、正反转控制按键电路15、CDMA模块和5V电源电路，其中CDMA模块包括CDMA无线通讯电路6，MCU控制电路5的信号输出端分别与CDMA无线通讯电路6和步进电机驱动电路14的信号输入端相连接，MCU控制电路5的信号输入端分别与步进电机驱动电路14、检测电路和正反转控制按键电路15的信号输出端相连接，步进电机驱动电路14、检测电路和正反转控制按键电路15并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。

进一步的，CDMA模块包括CDMA无线通讯电路6、CDMA天线连接座7和设置在CDMA天线连接座7上的CDMA天线8，CDMA天线连接座7的信号输出端和输入端分别与CDMA无线通讯电路6的信号输入端和输出端相连接。

CDMA天线连接座7可以为现有技术的CDMA天线连接座7，在CDMA天线连接座7上可进一步设有UIM卡槽电路12，用于插入用于接受无线数据的UIM卡。UIM卡槽电路12由器件R27、R32、R30、C21、C22、C23、C25、SIMCARD组成分别连接到CDMA模块的UIM_CLK、UIM_VCC、UIM_IO、UIM_RST管脚上，电信的UIM卡放置到器件SIMCARD卡槽里，设备上电后模块会自动与UIM卡进行数据通信。

检测电路可进一步包括电机转动一周检测电路10和步进电机启动检测电路11，所述电机转动一周检测电路10和步进电机启动检测电路11的信号输出端分别与MCU控制电路5的信号输入端相连接，电机转动一周检测电路10和步进电机启动检测电路11与步进电机驱动电路14和正反转控制按键电路15并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。

无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括24V电源电路，所述24V电源电路与步进电机驱动电路14相连接。

存储器电路9可以为现有技术的AT24C128存储器，所述AT24C128存储器的IIC接口与MCU控制电路5的管脚相连接。

步进电机驱动电路14的复位脚、步进电机驱动电路14控制电机转动的脉冲输入脚、芯片睡眠脚、芯片工作的使能脚、控制步进电机转动方向脚分别对应的接到MCU控制电路5的PC4、PB7、PC5、PB6、PA1管脚上。

MCU控制电路5的处理器采用现有技术的ARM芯片STM32F106RET，处理器外部采用的是8.0Mhz晶振作为处理的外部时钟信号输入，程序储存器采用的是一款串行FLASH芯片SST25VF016B用来存储程序代码，串行FLASH芯片的SPI接口连接到处理器STM32F106RET的SPI的接口上，处理器的复位脚通过D7、R32、C88组成的RC复位电路。

步进电机启动检测电路11设有霍尔传感器，步进电机4的转轴上固定设有与霍尔传感器相配合的磁铁，磁铁随转轴旋转到霍尔传感器位置霍尔传感器信号输出端会输出一个低电平的电信号，低电平的电信号传送到MCU处理器的管脚上，用于检测步进电机4起始位。

如图4、图5所示，无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还可以包括支架13，支架13设有宽度大于泵体3的宽度的长方形支架平面，在支架平面的两端分别设有垂直于支架平面的支架侧壁，支架侧壁的一端与支架平面的侧边相连接，支架侧壁的另一端与泵体3相连接，支架平面与控制单元板相连接。

进一步的，如图4所示，支架侧壁的另一端设有U形固定孔，泵体3的两侧分别设有与U形固定孔相配合的孔，支架侧壁通过穿过U形固定孔的螺栓连接固定设置在泵体3上，支架平面的两端分别设有圆形固定孔，控制单元板上设有与圆形固定孔相配合的安装孔，支架平面与控制单元板之间通过穿过圆形固定孔和安装孔的螺栓相连接。

支架侧壁可以为梯形，梯形的较长的上底边与支架平面的侧边相连接，在梯形较短的下底边设有垂直于支架平面的开口向下的U形固定孔，支架13通过U形固定孔与泵体3相连接。

支架平面的一侧与控制单元板相连接，支架平面的另一侧可以设有一个半圆形的缺口，缺口的直径等于支架平面两端的圆形固定孔之间的距离。缺口的设置有利于泵体3散热，防止泵体3温度过高影响控制单元板中的各种电路的使用寿命。

本实例的工作过程：

将陶瓷柱塞泵泵体3固定好后将进液口1和出液口2连接好，一定要避免连接管路漏气的产生如果有漏气会导致液体打液量不准的现象，检查好后给无线可控陶瓷柱塞泵上电，设备有两种工作模式可以选择。

1：远程控制模式用户可以将带有数据量的UIM卡放置到可控陶瓷柱塞泵控制单元板中CDMA模块的UIM卡槽里后设备上电，电源指示灯亮，设备会自动登陆平台服务器，登陆成功后设备运行指示灯常亮3S，并且每一个设备都存有一个设备ID号，平台可以根据ID号来区分不同的设备。平台判断设备已连接成功后可以根据要求对设备进行远程的操控，设备在接收到控制指令后MCU控制电路5对指令进行分析，如果是设置参数的指令MCU控制电路5的处理器会把具体的参数存储到存储器电路9中的EEPROM里，如果是控制液体加注的指令MCU控制电路5的处理器会控制步进电机驱动电路14去控制步进电机4旋转，通过步进电机4的旋转带动旋转陶瓷柱塞泵进行液体的加注，加注液体完成后自动停止，并上报平台液体加注完成。同时也可以通过手机的APP软件或平台来下发指令的方式来控制陶瓷柱塞泵的运行和停止。

2：手动模式用户可以不用将带有数据量的UIM卡放置到可控陶瓷柱塞泵控制单元板的UIM卡槽里，直接使用控制单元板上的启动和停止按键来控制陶瓷柱塞泵的运动和停止。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，包括步进电机和泵体，步进电机与泵体相连接，其特征在于：所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括控制单元板，所述控制单元板上设有存储器电路、检测电路、MCU控制电路、步进电机驱动电路、正反转控制按键电路、CDMA模块和5V电源电路，所述CDMA模块包括CDMA无线通讯电路，所述MCU控制电路的信号输出端分别与CDMA无线通讯电路和步进电机驱动电路的信号输入端相连接，所述MCU控制电路的信号输入端分别与步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路的信号输出端相连接，所述步进电机驱动电路、检测电路和正反转控制按键电路并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联，所述检测电路包括电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路，所述电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路的信号输出端分别与MCU控制电路的信号输入端相连接，所述电机转动一周检测电路和步进电机启动检测电路与步进电机驱动电路和正反转控制按键电路并联后依次与5V电源电路和CDMA模块串联。

2.根据权利要求1所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述CDMA模块包括CDMA无线通讯电路、CDMA天线连接座和设置在CDMA天线连接座上的CDMA天线，CDMA天线连接座的信号输出端和输入端分别与CDMA无线通讯电路的信号输入端和输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括24V电源电路，所述24V电源电路与步进电机驱动电路相连接。

4.根据权利要求1所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述存储器电路为AT24C128存储器，所述AT24C128存储器的IIC接口与MCU控制电路的管脚相连接。

5.根据权利要求4所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：步进电机驱动电路的复位脚、步进电机驱动电路控制电机转动的脉冲输入脚、芯片睡眠脚、芯片工作的使能脚、控制步进电机转动方向脚分别对应的接到MCU控制电路的PC4、PB7、PC5、PB6、PA1管脚上。

6.根据权利要求5所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述MCU控制电路的处理器采用ARM芯片STM32F106RET，所述处理器外部采用的是8.0Mhz晶振作为处理的外部时钟信号输入，程序储存器采用的是一款串行FLASH芯片SST25VF016B用来存储程序代码，串行FLASH芯片的SPI接口连接到处理器STM32F106RET的SPI的接口上，处理器的复位脚通过D7、R32、C88组成的RC复位电路。

7.根据权利要求6所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述步进电机启动检测电路设有霍尔传感器，所述步进电机的转轴上固定设有与霍尔传感器相配合的磁铁，磁铁随转轴旋转到霍尔传感器位置霍尔传感器信号输出端会输出一个低电平的电信号，低电平的电信号传送到MCU处理器的管脚上，用于检测步进电机起始位。

8.根据权利要求1所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述无线式一体旋转陶瓷柱塞泵还包括支架，所述支架设有宽度大于泵体的宽度的长方形支架平面，在支架平面的两端分别设有垂直于支架平面的支架侧壁，支架侧壁的一端与支架平面的侧边相连接，支架侧壁的另一端与泵体相连接，支架平面与控制单元板相连接。

9.根据权利要求8所述的无线式一体旋转陶瓷柱塞泵，其特征在于：所述支架侧壁的另一端设有U形固定孔，所述泵体的两侧分别设有与U形固定孔相配合的孔，支架侧壁通过穿过U形固定孔的螺栓连接固定设置在泵体上，所述支架平面的两端分别设有圆形固定孔，所述控制单元板上设有与圆形固定孔相配合的安装孔，所述支架平面与控制单元板之间通过穿过圆形固定孔和安装孔的螺栓相连接。