CN108223402A - 一种直流水泵的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直流水泵的监控方法，包括如下步骤：S110：根据所需用水量控制直流水泵的工作时间及待机时间；S120：检测直流水泵的平均工作电流；S130：检测直流水泵的平均工作电压；S140：将S120所获得的平均工作电流与有无水区分值进行对比，判断水箱中的余水状态；S150：根据水箱中余水的状态持续时间，确定是否关闭直流水泵。采用本发明提供的直流水泵的监控方法，可以根据实现对水箱中的余水状态进行精确判断，同时产品设计时，无需考虑需要用于监测水位的浮子放置位置及霍尔传感器或干簧管等电子元器件，可以大大提高一箱水的使用时间和降低产品设计难度，也不会受使用时由于摇晃带来的无水判断失效的风险。

Description

一种直流水泵的监控方法
技术领域
本发明涉及水泵技术领域，特别涉及一种直流水泵的监控方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，自动扫地机器人或电动清洁刷或电动擦地机逐渐受到家庭的青睐。目前直流水泵在清洁刷上的使用非常普遍，在清洁过程中水泵控制喷水来软化脏物，然后通过滚刷把灰尘污渍从地板或地坦上擦下来，在通过吸尘电机将混合物吸收到废水箱中。清洁刷需要考虑轻便，体积太大会影响消费者的使用体验，所以产品设计时水箱往往控制的比较小，而直流水泵都是采用马达带动滚轮进行抽水，所以当需要较大的抽力时，就会导致比较大的流量，两者相互矛盾。因此，目前大部分的清洁刷都是设计为手动喷水。手动喷水在打扫过程中，就需要不停的按压喷水，打扫后并没有减轻主妇的多少劳累。
现有技术中，也有少量使用直流水泵的方式，但是因为水泵流量往往较大，就需要控制过程中不停的加水，影响体验。而且需要判断水箱是否缺水，又需要在水箱中塞入浮子，更加剧了水箱水的利用，导致水箱中的水容易用；同时产品设计也需要考虑浮子的放置位置并配合霍尔传感器或干簧管，提高结构设计难度和方案成本，浮子判断时，受正常使用时的振动摇晃，无水判断的算法也是需要很大精力进行调试。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种直流水泵的监控方法，包括如下步骤：
S110：根据所需用水量控制直流水泵的工作时间及待机时间；
S120：检测直流水泵的平均工作电流；
S130：检测直流水泵的平均工作电压；
S140：根据S130所获得的平均工作电压，将S120所获得的平均工作电流与有无水区分值进行对比，判断水箱中的余水状态；
S150：根据水箱中余水的状态持续时间，确定是否关闭直流水泵。
进一步地，直流水泵设有两种工作模式；其中，第一工作模式为：工作时间为200ms，待机时间为200ms；第二工作模式为：工作时间为200ms，待机时间为800ms；。
进一步地，两种工作模式，S120中的工作电流均在工作时间内进行检测。
进一步地，两种工作模式中，在工作时间的200ms内，前132ms，不进行电流采样；从136ms开始，每4ms进行一次采样，共计16次采样，得出直流水泵工作时的电流平均值。
进一步地，S140中，平均工作电流与平均工作电压所对应的有无水区分值进行对比，若平均工作电流小于所述有无水区分值，则水箱中的水已用完；若平均工作电流大于所述有无水区分值，则水箱中的水还有剩余。
进一步地，所述平均工作电压与所述有无水区分值对应如下：
平均工作电压 有无水区分值(mA)
20V 30
22V 35
24V 38
26V 40
28V 45
30V 45
。
进一步地，S110中直流水泵的工作时间及待机时间通过MOS管Q4控制。
进一步地，所述MOS管Q4的D极与直流水泵的阴极极性片连接；所述MOS管Q4的S极分别连接有电阻R28及电阻R16和C14组成的滤波电路。
进一步地，直流水泵工作电流通过单片机采集；所述单片机连接于电阻R16和电容C14之间。
本发明提供的直流水泵的监控方法通过检测直流水泵的平均工作电压及工作电流，将工作电流与平均工作电压所对应的有无水区分值所进行比较，判断水箱中的余水状态，进而确定直流水泵是否继续工作。采用本发明提供的直流水泵的监控方法，可以根据实现对水箱中的余水状态进行精确判断，同时产品设计时，无需考虑需要用于监测水位的浮子放置位置及霍尔传感器或干簧管等电子元器件，可以大大提高一箱水的使用时间和降低产品设计难度，也不会受使用时由于摇晃带来的无水判断失效的风险。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明提供的直流水泵的监控方法流程图；
图2为第一工作模式工作阶段电流波形图；
图3为第一工作模式待机阶段电流波形图；
图4为第二工作模式工作阶段电流波形图；
图5为第二工作模式待机阶段电流波形图；
图6为直流水泵的监控方法所采用的电路示意图；
图7为直流水泵的监控方法所采用的电路单片机连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示：本发明实施例提供一种直流水泵的监控方法，包括如下步骤：
S110：根据所需用水量控制直流水泵的工作时间及待机时间；
具体实施时，通过IO口控制MOS管Q4的通断时间进行直流水泵流量的控制；优选地，直流水泵的工作模式设置如下，第一工作模式为200ms开，200ms关；第二工作模式设置为200ms开，800ms关；通过这两种工作模式控制从直流水泵流出的水流量刚好达到大小档的流量需求。
工作模式参数的设计需要兼顾以下两点，一方面不会出现喷水停顿的感觉，另一方面不会出现无法喷水的情况。如果设置为400ms开，1600ms关，就会明显看到在1600ms后期喷水中断，所以不适合小档。如果设置为40ms开，160ms关，就会出现不出水的情况。因为直流水泵实际是马达带动转轮进行抽水，太短的打开时间，马达还不足以转动和起动，马上又切换回关闭状态，马达的线圈内阻就消耗掉储存的能量，直流水泵就会出现只发热但不抽水的情况。
S120：检测直流水泵的平均工作电流；
优选地，两种工作模式，S120中的工作电流均在工作时间内进行检测；两种工作模式中，在工作时间的200ms内，前132ms，不进行电流采样；从136ms开始，每4ms进行一次采样，共计16次采样，得出直流水泵工作时的电流平均值；
单片机在直流水泵工作的200ms内进行电流检测，待机的时间内，不进行电流采样；直流水泵在工作时需要分为两个工作区，算法中时间点设置为：单片机每4ms进行一次电流值的AD采样，进行16次的采样后进行电流值的平均值计算，得出电流平均值。打开直流水泵的132ms内，不进行电流采样，此时刻为马达启动电流的干扰时刻，然后在136ms开始，每4ms进行一次采样，共计16次采样，在第200ms时，进行电流值的平均计算，得出直流水泵的电流值。
因为直流水泵内的马达有启动电流的特性，这个启动电流往往数倍于平均工作电流，所以电流采样时需要避开马达启动瞬间，才能准确可靠的采样到平均工作电流。R16和C14实现硬件级的RC滤波，使单片机采样到的电流值更平滑，软件级的滤波是使用采样16次进行平均值计算，这样可以更可靠的反馈电流值且排除受偶发性的外界干扰。对应第一工作模式和第二工作模式的有水和无水波形如附图2～图5所示，可以明显观察到每200ms刚开始都有明显的电流尖峰，就是马达启动电流。
S130：检测直流水泵的平均工作电压；
采用高电平驱动R44，T4导通，通过R20和R21对电池电压进行分压，并限制在5V以内(单片机电源为5V)，单片机就可以对电压进行精确采样，判断出不同电池电压。直流水泵在不同的电池电压下，对应有水和无水的平均工作电流是不同的，所以需要采样电池电压进行分档区分；
S140：根据S130所获得的平均工作电压，将S120所获得的平均工作电流与有无水区分值进行对比，判断水箱中的余水状态；
根据采样到的电池电压查询所对应的有无水区分值，在和马达工作时采样到的电流值进行比较，小于区分值，则为无水，大于区分值，则为有水。然后单片机判断到连续3S有水，则为有水状态，连续3S无水，则为无水状态，进行对应控制；
优选地，平均工作电压与有无水区分值对应如下：
平均工作电压 有无水区分值(mA)
20V 30
22V 35
24V 38
26V 40
28V 45
30V 45
。
S150：根据水箱中余水的状态持续时间，确定是否关闭直流水泵。
如图6和图7所示：优选地，S110中直流水泵的工作时间及待机时间通过MOS管Q4控制。
优选地，所述MOS管Q4的D极与直流水泵的阴极极性片连接；所述MOS管Q4的S极分别连接有电阻R28及电阻R16和C14组成的滤波电路。
优选地，直流水泵工作电流通过单片机采集；所述单片机连接于电阻R16和电容C14之间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种直流水泵的监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S110：根据所需用水量控制直流水泵的工作时间及待机时间；
S120：检测直流水泵的平均工作电流；
S130：检测直流水泵的平均工作电压；
S140：根据S130所获得的平均工作电压，将S120所获得的平均工作电流与有无水区分值进行对比，判断水箱中的余水状态；
S150：根据水箱中余水的状态持续时间，确定是否关闭直流水泵。
2.根据权利要求1所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：直流水泵设有两种工作模式；其中，第一工作模式为：工作时间为200ms，待机时间为200ms；第二工作模式为：工作时间为200ms，待机时间为800ms；。
3.根据权利要求2所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：两种工作模式，S120中的工作电流均在工作时间内进行检测。
4.根据权利要求3所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：两种工作模式中，在工作时间的200ms内，前132ms，不进行电流采样；从136ms开始，每4ms进行一次采样，共计16次采样，得出直流水泵工作时的电流平均值。
5.根据权利要求1所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：S140中，平均工作电流与平均工作电压所对应的有无水区分值进行对比，若平均工作电流小于所述有无水区分值，则水箱中的水已用完；若平均工作电流大于所述有无水区分值，则水箱中的水还有剩余。
6.根据权利要求5所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：所述平均工作电压与所述有无水区分值对应如下：
7.根据权利要求1所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：S110中直流水泵的工作时间及待机时间通过MOS管Q4控制。
8.根据权利要求7所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：所述MOS管Q4的D极与直流水泵的阴极极性片连接；所述MOS管Q4的S极分别连接有电阻R28及电阻R16和C14组成的滤波电路。
9.根据权利要求7所述的直流水泵的监控方法，其特征在于：直流水泵工作电流通过单片机采集；所述单片机连接于电阻R16和电容C14之间。
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