CN106640691A - 一种水泵故障检测保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泵故障检测保护装置及方法，包括主控制模块、驱动模块、故障保护模块和电流采样模块，主控模块与驱动模块电连接并向驱动模块输出驱动信号驱动水泵运行，电流采样模块用于对水泵驱动回路的电流进行采样放大，故障保护模块用于检测水泵驱动回路的高于基准电压的采样电压并输出故障信号。本发明在水泵发生故障时，在主控制模块作出故障判断之前先切断驱动模块的驱动信号，使水泵断电停止运行，有效的避免了水泵烧坏等现象发生，提高水泵的使用寿命，并提高了水泵运行的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及水泵控制技术领域，尤其涉及一种水泵故障检测保护装置及方法。
背景技术
现有的水泵控制大多是基于交流输入的直接驱动控制，对水泵运行电路部分缺乏完善的控制保护装置，当三相水泵其中一相的连线断开、两相短路或水泵扇叶卡死时，水泵电流就会急速增大时，由于现有的水泵控制系统中缺乏完善保护控制装置，无法及时断开水泵电源，导致水泵线圈发热甚至有燃烧的危险。
现有技术中，对水泵的检测方法通常都是先设置一堵转时的电流阈值，通过故障保护检测装置来检测水泵回路中的电流信号，并将此电流信号与预设的阈值比较，当水泵当前电流大于预设值时判断为堵转，停止驱动防止水泵，防止水泵被烧坏，提高了水泵的使用寿命。
但是在实际使用中，受环境、温度、负载等条件的影响会导致水泵在堵转时电流偏小达不到电流预设值不能及时保护；还有在水泵高速运转时突然其中一相或两相连接线断开时无法及时对水泵进行保护；或长期使用在腐蚀性较强的环境中，两相的连接线间发生短路时也不能及时对水泵进行保护。
在出现以上几种情况时，现有技术中的故障保护检测装置将无法及时对水泵进行保护，导致水泵出现损坏或烧坏，无法保证水泵安全运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能进行对水泵的各种故障进行检测并及时采取保护措施的水泵故障检测保护装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种水泵故障检测保护装置，包括主控制模块、驱动模块、故障保护模块和电流采样模块，所述主控模块与 驱动模块电连接并向所述驱动模块输出驱动信号驱动水泵运行；所述驱动模块电连接有采样电路，所述采样电路分别与所述电流采样模块和故障保护模块的输入端电连接，所述电流采样模块用于对水泵驱动回路的电流进行采样放大，所述故障保护模块用于检测水泵驱动回路的高于基准电压的采样电压并输出故障信号，所述主控制模块设有用于接收电流采样信号的采样信号输入端和用于接收故障信号的故障检测口，所述电流采样模块输出端电连接至所述采样信号输入端，所述故障保护模块输出端电连接至所述故障检测口；所述驱动模块还设有用于接收故障信号的故障输入端，所述故障护模块输出端与所述驱动模块的故障输入端电连接。
作为优选的技术方案，所述采样电路包括三路分别对水泵的U、V、W三相运行回路进行采样的采样电路。
作为优选的技术方案，所述电流采样模块至少与其中两路采样电路电连接，所述故障保护模块与三路采样电路电连接。
作为优选的技术方案，所述电流采样模块包括运算放大器，用于将采样电路的电流进行放大处理。
作为优选的技术方案，所述故障保护模块包括比较器，所述比较器的输入端与三路采样电路电连接，所述比较器的输出端分别与所述主控制模块的故障检测口和所述驱动模块的故障输入端电连接。
作为优选的技术方案，所述故障保护模块还包括三个分别与所述三路采样电路电连接的电压跟随器，所述采样电路通过所述电压跟随器电连接至所述比较器的输入端。
一种水泵故障检测保护的方法，包括所述故障保护模块检测到大于比较器的基准电压的电压采样信号时，同时向驱动模块和主控制模块输出故障信号，驱动模块根据故障接口输入的故障信号停止输出驱动水泵的信号的步骤。
作为优选的技术方案，还包括驱动模块将故障信号传送至主控制器模块，主控制模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型，并停止向驱动模块输出驱动信号的步骤。
作为优选的技术方案，还包括故障保护模块未输出故障信号时，主控制器 根据电流采样模块的采样电路判断故障类型，并停止驱动模块输出驱动信号的步骤。
作为优选的技术方案，所述主控模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型的方法是：
主控制模块根据采样电流直接或计算得出三相电流值，当得出的结果是其中一相或两相的电流值为零，其他相的电流值升高时，判断结果是水泵欠相；
当主控制器模块得出的结果是其中两相采样电路瞬间变大时，判断结果是水泵相相短路；
当主控制器模块得出的结果是三路采样电路瞬间变大时，判断结果是水泵堵转。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的故障保护模块在检测到高于基准电压的采样信号时，向驱动模块发生故障信号，使驱动模块直接切断驱动水泵的信号，由于水泵发生欠相、相相短路故障和堵转等现象时，采样电路的两相或三相电流会瞬间变大，此时通过电流采样模块反馈给主控制模块置进行运算，判断故障类型并采取保护措施，反应时间比较长，如果不及切断驱动信号，就会出现水泵烧坏现象，本发明在水泵发生在欠相、相相短路和堵转等故障时主控制模块未得出判断结果前，能够得到及时有效的保护水泵及其控制线路。
本发明在主控制模块作出故障判断之前先切断驱动模块的驱动信号，使水泵断电停止运行，有效的避免了水泵烧坏等现象发生，提高水泵的使用寿命，并提高了水泵运行的安全性。
本发明通过电流采样模块对水泵运行线路的电流进行采样，根据采样电路的变化判断故障类型，在水泵的运行环境受外部环境、温度、负载等条件的影响，导致水泵在堵转时电流偏小达不到电流预设值等现象，也可以根据采样电路的变化做出正确的故障判断，使水泵在这种状况下发生故障也能够及时有效的进行保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的原理框图；
图2是图1中主控制模块的电路原理图；
图3是图1中驱动模块的电路原理图；
图4是图1中电流采样模块中W相电流采样的电路原理图；
图5是图1中故障保护模块的电路原理图。
具体实施方式
如图1至图5共同所示，一种水泵故障检测保护装置，包括主控制模块、驱动模块、故障保护模块和电流采样模块，主控模块与驱动模块电连接并向驱动模块输出驱动信号驱动水泵运行。
电流采样模块用于对水泵驱动回路的电流进行采样放大，故障保护模块用于检测水泵驱动回路的高于基准电压的采样电压并输出故障信号。
如图2中所示出的主控制模块的电路原理图，主控制模块设有用于接收电流采样信号的采样信号输入端即管脚8和28和用于接收故障信号的故障检测口即管脚31，电流采样模块输出端电连接至采样信号输入端即管脚8和28，用于将U相和W相的采样电流输入主控制模块，故障保护模块输出端电连接至故障检测口即管脚31，用于将故障信号输入主控制模块。
如图3所示出的驱动模块的电路原理图，驱动模块的驱动芯片上还设有用于接收故障信号的故障输入端即管脚14，故障保护模块的输出端与驱动模块的故障输入端管脚14电连接。
驱动模块电连接有采样电路，采样电路分别与电流采样模块和故障保护模块的输入端电连接。
采样电路包括三路分别对水泵的U、V、W三相运行回路进行采样的采样电路，采样电路包括与驱动芯片的管脚17、18和19串联的采样电阻R8、R9、R10。
电流采样模块与U相和W相的采样电路电连接，故障保护模块与三路采样 电路电连接。
如图4所示的电流采样模块的W相电流采样的电路原理图，电流采样模块包括运算放大器，用于将采样电路的电流进行放大处理。
如图5所示出的故障保护模块的电路原理图，故障保护模块包括比较器，比较器的输入端与三路采样电路电连接，比较器的输出端分别与主控制模块的故障检测口管脚31和驱动模块的故障输入端管脚14电连接。
故障保护模块还包括三个分别与三路采样电路电连接的电压跟随器，采样电路通过电压跟随器电连接至比较器的输入端。
一种应用上述水泵故障检测保护装置进行故障检测保护的方法，包括所述故障保护模块检测到大于比较器的基准电压的电压采样信号时，同时向驱动模块和主控制模块输出故障信号，驱动模块根据故障接口输入的故障信号停止输出驱动水泵的信号的步骤。
本方法还包括驱动模块将故障信号传送至主控制器模块，主控制模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型，并停止向驱动模块输出驱动信号的步骤。
本方法还包括故障保护模块未输出故障信号时，主控制器根据电流采样模块的采样电路判断故障类型，并停止驱动模块输出驱动信号的步骤。
主控模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型的方法是：
主控制模块根据采样电流直接或计算得出三相电流值，当得出的结果是其中一相或两相的电流值为零，其他相的电流值升高时，判断结果是水泵欠相；
当主控制器模块得出的结果是其中两相采样电路瞬间变大时，判断结果是水泵相相短路；
当主控制器模块得出的结果是三路采样电路瞬间变大时，判断结果是水泵堵转。
本方法应用在水泵中的工作原理是：当故障保护检测模块检测到高于基准电压的电压采样信号时，同时向驱动模块和主控制模块发出故障信号，驱动模块根据故障接口输入的故障信号停止输出驱动水泵的信号，使水泵断电；主控 制模块通过故障信号和采样电流，判断故障类型，并停止向驱动模块发驱动信号。
在水泵正常工作过程中，主控制模块根据采样电路的变化判断水泵的故障，当水泵的运行环境受外部环境、温度、负载等条件的影响，导致水泵在堵转时电流偏小达不到电流预设值时，主控制器可以根据三相采样电路的变化判断出水泵的故障类型，停止向驱动模块发出驱动信号，及时使水泵断电，避免影响水泵的性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种水泵故障检测保护装置，其特征在于，包括主控制模块、驱动模块、故障保护模块和电流采样模块，所述主控模块与驱动模块电连接并向所述驱动模块输出驱动信号驱动水泵运行；所述驱动模块电连接有采样电路，所述采样电路分别与所述电流采样模块和故障保护模块的输入端电连接，所述电流采样模块用于对水泵驱动回路的电流进行采样放大，所述故障保护模块用于检测水泵驱动回路的高于基准电压的采样电压并输出故障信号，所述主控制模块设有用于接收电流采样信号的采样信号输入端和用于接收故障信号的故障检测口，所述电流采样模块输出端电连接至所述采样信号输入端，所述故障保护模块输出端电连接至所述故障检测口；所述驱动模块还设有用于接收故障信号的故障输入端，所述故障护模块输出端与所述驱动模块的故障输入端电连接。
2.如权利要求1所述的一种水泵故障检测保护装置，其特征在于：所述采样电路包括三路分别对水泵的U、V、W三相运行回路进行采样的采样电路。
3.如权利要求2所述的一种水泵故障检测保护装置，其特征在于：所述电流采样模块至少与其中两路采样电路电连接，所述故障保护模块与三路采样电路电连接。
4.如权利要求1所述的一种水泵故障检测保护装置，其特征在于：所述电流采样模块包括运算放大器，用于将采样电路的电流进行放大处理。
5.如权利要求1所述的一种水泵故障检测保护装置，其特征在于：所述故障保护模块包括比较器，所述比较器的输入端与三路采样电路电连接，所述比较器的输出端分别与所述主控制模块的故障检测口和所述驱动模块的故障输入端电连接。
6.如权利要求5所述的一种水泵故障检测保护装置，其特征在于：所述故障保护模块还包括三个分别与所述三路采样电路电连接的电压跟随器，所述采样电路通过所述电压跟随器电连接至所述比较器的输入端。
7.应用如权利要求1至6任一项所述的一种水泵故障检测保护装置进行故障保护的方法，其特征在于：包括所述故障保护模块检测到大于比较器的基准电压的电压采样信号时，同时向驱动模块和主控制模块输出故障信号，驱动模块根据故障接口输入的故障信号停止输出驱动水泵的信号的步骤。
8.如权利要求7所述的一种水泵故障检测保护装置进行故障保护的方法，其特征在于：还包括驱动模块将故障信号传送至主控制器模块，主控制模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型，并停止向驱动模块输出驱动信号的步骤。
9.如权利要求7所述的一种水泵故障检测保护装置进行故障检测的方法，其特征在于：还包括故障保护模块未输出故障信号时，主控制器根据电流采样模块的采样电路判断故障类型，并停止驱动模块输出驱动信号的步骤。
10.应用如权利要求8或9所述的一种水泵故障检测保护装置进行故障保护的方法，其特征在于，所述主控模块根据故障信号和电流采样模块的采样电流判断故障类型的方法是：
主控制模块根据采样电流直接或计算得出三相电流值，当得出的结果是其中一相或两相的电流值为零，其他相的电流值升高时，判断结果是水泵欠相；
当主控制器模块得出的结果是其中两相的电流值瞬间变大时，判断结果是水泵相相短路；
当主控制器模块得出的结果是三路的电流值瞬间变大时，判断结果是水泵堵转。
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