CN109826784A - 注水式排水泵自动检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注水式排水泵自动检测装置,它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元,所述电源转换电路与MCU主控制单元相连,为MCU主控制单元提供电源,所述传感监测单元与MCU主控制单元相连,用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元,所述MCU主控制单元与进水控制单元相连,用于控制进水电磁阀的闭合和断开,所述MCU主控制单元与排水控制单元相连,用于控制出水电磁阀的闭合和断开。本发明提供一种注水式排水泵自动检测装置,它可以在水泵出水口连续检测到的出水量满足启动要求后,才开启水泵,避免了信号误判和水流开关的误操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种注水式排水泵自动检测装置。
背景技术
目前,常用的注水式排水泵在排水前需要对泵体进行注水,待泵体水注满后,才得以给排水,否则泵体会因注水不足而导致损坏。当水泵的轴线高于进水水面时,泵内就不会自动充满水而是被空气充满,由于泵壳内外没有压差,水也就无法被大气压力压入泵内,由于泵内存有真空,泵口的真空无法形成和保持,水泵就不能工作,所以在启动前就必须先把泵体灌满水,赶净空气形成真空才能启动。
对于注水式排水泵的泵体是否完全注满水,常规的判断,在出水口加装水流开关,水流开关安装在水管的出水口,用于监测安装在前端电动球阀是否已打开(水流量为1L/min认为开启正常);目前遇到的情况,当前端电动球阀打开,水流量小于0.5L/min,甚至是很少量的水流过时,水流开关都有动作信号,经常会导致信号误判,泵体无法完全灌满水,而导致水泵损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种注水式排水泵自动检测装置,它可以在水泵出水口连续检测到的出水量满足启动要求后,才开启水泵,避免了信号误判和水流开关的误操作。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种注水式排水泵自动检测装置,它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元,所述电源转换电路与MCU主控制单元相连,为MCU主控制单元提供电源,所述传感监测单元与MCU主控制单元相连,用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元,所述MCU主控制单元与进水控制单元相连,用于控制进水电磁阀的闭合和断开,所述MCU主控制单元与排水控制单元相连,用于控制出水电磁阀的闭合和断开。
进一步,所述注水式排水泵自动检测装置包括通讯接口单元,所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连,用于MCU主控制单元与上位机通讯。
进一步,所述注水式排水泵自动检测装置包括遥控接收单元,所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连,用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置。
进一步,所述MCU主控制单元连接有输出显示单元,所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况。
进一步,所述注水式排水泵自动检测装置还包括声光报警模块,用于装置出现异常情况时报警。
进一步,所述电源转换电路包括AC/DC模块和稳压及充放电自动控制电路,所述AC/DC模块用于将外接市电转换成直流电,所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。
进一步,所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。
进一步,所述第二输出电压用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源。
采用了上述技术方案,本发明通过在水泵的出水口安装传感器,当出水口有水流过时,传感器检测到水流信号后传输至MCU主控制单元,MCU主控制单元检测传感器采集的水流信号,当出水口连续检测到的出水量满足启动要求后,再开启水泵,从而避免了信号误判和水流开关的误操作,使用方便,检测准确。
附图说明
图1为本发明的注水式排水泵自动检测装置的原理框图;
图2为本发明的充放电自动控制电路原理图;
图3为本发明的第二输出电压电路原理图;
图4为本发明的传感监测单元电路原理图;
图5为本发明的输出显示单元电路原理图;
图6为本发明的通讯接口单元电路原理图;
图7为本发明的MCU主控制单元电路原理图;
图8为本发明的进水控制单元和排水控制单元电路原理图;
图9为本发明的声光报警模块和遥控接收单元电路原理图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明。
如图1~9所示,一种注水式排水泵自动检测装置,它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元,所述电源转换电路与MCU主控制单元,为MCU主控制单元提供电源,所述传感监测单元与MCU主控制单元相连,用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元,所述MCU主控制单元与进水控制单元相连,用于控制进水电磁阀的闭合和断开,所述MCU主控制单元与排水控制单元相连,用于控制出水电磁阀的闭合和断开,所述电源转换电路包括AC/DC模块和稳压及充放电自动控制电路,所述AC/DC模块用于将外接市电转换成直流电,所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。
如图9所示,所述注水式排水泵自动检测装置包括遥控接收单元,所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连,用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置,遥控接收单元采用遥控接收头HW1,其型号为HS0038,用于接收外置调试遥控器的信号,可以设置传感器检测到水流信号后至水泵启动的时间(0-1000秒),设置出水口水流过小持续时间报警,设置电机返回信号故障时间报警。
如图2所示,所述AC/DC模块用于将外接市电转换成直流电,市电AC220V的零、火线及接线地,通过接线端X1接入,分别接至X1-1、X1-3和X1-4,X1-1和AC/DC模块MD1之间设置有保险丝FUSE,用于保护电路,AC/DC模块MD1的型号为EPS-35-15,功率为35W,DC15V输出,AC/DC模块MD1的输出引脚之间连接有限流电阻R1’和红色发光二极管L1,形成交流电供电指示;MOS管V2的S极与三极管T2的发射极之间连接有限流电阻R7和绿色发光二极管L2,形成电池供电指示,MOS管V2型号为IRF9530,三极管T2型号为9013;当220V交流电供电时,L1和L2都亮,当交流电源停电时,后备电池有电且控制开关SW1处于闭合的状态下,L1灯熄灭、L2灯点亮。
如图2所示,所述充放电自动控制电路用于将直流电转换成供电池使用的电源,充放电自动控制电路包括恒流浮充电路,电阻R1和R2并联接在15V电源正极和负极之间,由电阻R2对地的电压接至MOS管V1的1脚,为MOS管V1提供导通偏至电压,使V1始终处于导通状态;三极管T1和功率电阻R3形成恒流电路,三极管T1的发射极和基极之间的电压为0.7V,再除以功率电阻值3.3欧,得出充电电流大至在210mA左右,当电池无电接入时进行恒流充电,当慢慢充电至电池的电压的上限时,电池组2端的电压接近二极管D3负端的电压,此时为小电流浮充模式,从而防止电池长时间过充;二极管D3为防止电池接反;SW1为电池控制开关,导通时电池接通,反之断开;BAT1为12V/5000mA的铅酸电池;D1、D2两个并联二极管,防止电池工作时反向放电;
充放电自动控制电路还包括电池放电控制:由电阻R8和三端稳压管T3串联产生2.5V标准参考电压,三端稳压管T3型号为LM336-2.5,由电阻R12和稳压二极管D4串联产生5.6V电压,为运放N1提供供电源,运放N1的型号为LM358,RP1电位器用于调节电池放电截止电压的比较点(在调试过程中,断开交流电源,在电池B+端输入直流12V使电源板正常工作;将输入电压降至10.5V,调节电位器RP1,使N1的第1脚输出为低电平小于0.7V;此时DC12V输出为0V,电池起到欠压保护的作用)。交流供电时,VDD端电压为14.7V左右,运放N1形成迟滞比较,此时N1的第1脚(标号为QYBH)输出为高电平电压大于3V,经过电阻R6限流后驱动三极管T2并使其导通,从而使CMOS管V2导通,输出正常的电压;当交流停电时,电池在SW1开关闭合的状态下,立即投入工作,随着电池慢慢放电,电池电压会逐步下降,当电池电压低于10.5V时,比较器N1的第1脚(标号为QYBH)输出为低电平电压小于0.7V,使三极管T2处于截止状态,此时CMOS管V2也断开,输出电压为0V。
如图2所示,所述第一输出电压为11-14V的直流电,所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。
所述第二输出电压电源电路如图3所示,第二输出电压为5V直流电用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源,12V直流电压经MD2直流隔离电源模块隔离后输出DC12V,MD2直流隔离电源模块型号为SL03A-12,MD2的1脚和3脚输入电压范围为9~18V,MD2的2脚和4脚输出电压为12V,隔离后的12V电压经二极管D5、D6降压后,至电阻R16、电容C5、电阻R17、二极管D7及场效应管V3组成的电压慢慢上升电路(即接通电源的瞬间,V3的第2脚输出电压是慢慢上升的),后接至电源转换芯片N2的1脚,电源转换芯片N2的型号为LM7805,电容C6接在1脚和接地端之间,电容C7和电容C8分别接在电源转换芯片N2的3脚和接地端之间,起滤波作用,TVS管TV1和TV2是防止N2的输出端5V电压过高,超过6.5V时直接保护。
如图7所示,MCU主控制单元采用的单片机IC1型号为W78E052DDG,单片机为40引脚的双列直插式,由P0、P1、P2及P3 4个8位可单独控制的I/O口组成,为控制主板的主要核心部分。由外部晶振11.0592MHz加外部负载电容C20、C21,产生一定的震荡频率为单片机提供时钟。看门狗芯片IC2采用MAX813L,是一个内部自带可清零的定时计数器,当单片机的第13脚在1.6秒内,未对IC2芯片的定时清零的第6脚发出清零变化脉冲时,IC2芯片将在其第7脚输出一个高电平信号,使单片机的第9脚变为高电平,重而使单片机重新开始工作。该芯片主要防止单片机发生“跑死”或“死机”后程序无法恢复。重要信息存储芯片IC3采用AT93C46是一款非易失性的存储芯片,即掉电后仍能存储数据记录。主要用于保存设定的延时时间,可以根据实际泵体的大小、进水量大小来调节起动时间。
如图5所示,所述MCU主控制单元连接有输出显示单元,所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况,提示故障报警类型,输出显示单元采用液晶显示模块LCD,其本身带背光功能,背光控制与单片机IC1的第24脚连接,通过遥控器设置可以打开或关闭背光显示。LCD模块采用5V供电,和单片机IC1之间的数据传输是通过串行方式,由单片机的第21、22、23脚分别控制显示模块的片选、时钟和数据功能引脚,来进行有序传递数据;当上电启动时,显示模块的工作通过C25电容和R38电阻组成的阻容复位电路,为其提供复位信号。
如图6所示,所述注水式排水泵自动检测装置包括通讯接口单元,所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连,用于MCU主控制单元与上位机通讯,所述通讯接口单元采用RS485通讯,RS485通讯电路采用RS485通讯的专用芯片IC4,IC4型号为带静电保护和故障保护的MAX487E,单片机IC1通过芯片D3与通讯芯片IC4连接驱动,D3型号为异或门电路CD4070,芯片D3的3脚、9脚和5脚分别连至单片机IC1的第10、11和16脚,对应的引脚功能是接收、发送和收发时序控制;收、发功能的指示分别是L11绿色和L12黄色指示灯;TV3、TV4、TV5为通讯电平信号的瞬态抑制管,当电压过高时,对IC4产生保护;SW1开关和电阻R35组成通讯时的终端电阻匹配,当线路产生干扰时,可以将SW1闭合,起到线路电阻匹配。如图9所示,所述注水式排水泵自动检测装置还包括声光报警模块,用于装置出现异常情况时报警。声报警:主要由SP1蜂鸣器发出,由单片机IC1的第27脚,通过限流电阻R24、R25驱动三极管T5来控制发出间隙式的报警声。光报警:主要由L7、L8、L9、L10四个红色发光二极管组成,由单片机的第17脚,通过限流电阻R27、R28、R29驱动三极管T6来控制发出闪烁灯光。报警状态如下:
(1)当外部交流电源停电后,后备电池切入工作,此时光报警灯,每隔2秒闪一次;
(2) 当进水阀打开,而出水口未有水流出或水流过小时,持续时间过长(具体时间可以通过遥控器设置),发出声光报警;
(3)当出水阀已打开,水泵启动信号已开启,而电机返回信号不正常(时间可设定),发出声光报警。如图8所示,继电器JQ1的触点和12V电源接至X5接线端,用于控制进水电磁阀的闭合和断开,由单片机IC1的第28脚,通过限流电阻R38及三极管T7来驱动控制,二极管D8、D9并联在继电器JQ1的两端,二极管D8、D9的主要作用是续流,是防止继电器断开时的反向电动势过高,电阻R37是限流功率电阻,大小为10Ω/2W,继电器JQ1型号为HF4100F-DC5V,三极管T7的型号为S8550;
继电器JQ2的触点和12V电源接至X6接线端,用于控制水泵起停闭合和断开,由单片机IC1的第3脚,通过限流电阻R43及三极管T8来驱动控制,二极管D12、D13并联在继电器JQ2的两端,二极管D12、D13的主要作用是续流,是防止继电器断开时的反向电动势过高,电阻R44是限流功率电阻,大小为10Ω/2W,继电器JQ2型号为HF4100F-DC5V,三极管T8的型号为S8550;
继电器JQ3的触点和12V电源接至X9接线端,用于控制出水电磁阀的闭合和断开,由单片机的第2脚,通过电阻R45限流及三极管T9来驱动控制,二极管D14、D15并联在继电器JQ3的两端,二极管D14、D15的主要作用是续流,是防止继电器断开时的反向电动势过高,电阻R46是限流功率电阻,大小为10Ω/2W,继电器JQ3型号为HF4100F-DC5V,三极管T9的型号为S8550。
如图4所示,感应传感器CR30-15-DN通过接线端X7接入,提供2芯的供电电源,其输出信号为集电极开路输出,因此可以去控制光耦E1的次级,光耦E1的正极通过12V电源和限流电阻R39形成控制。当传感器有信号时,光耦导通,光耦的输出端即电阻R40的对地电压为高电平,经芯片U2整形取反后变为低电平,供单片机监测,芯片U2的型号为CD4584。还设置有电机工作信号返回监测,此信号为无源开关触点信号,通过X8接线端接入,通过+12V电源串入限流电阻至光耦E2的正极,负极接开关触点信号的一端,另一端接地,当开关触点闭合时光耦导通,光耦的输出端即电阻R42的对地电压为高电平,经芯片U2整形取反后变为低电平,供单片机监测。
本发明的工作原理如下:
MCU主控制单元上电后,看门狗自动发出上电复位信号供单片机复位开始工作,进水阀控制所对应的继电器JQ1处于断开状态、出水阀控制所对应的继电器JQ3处于断开状态、起停控制所对应的继电器JQ2处于断开状态。在上电30秒内,单片机首先自检,检查自身的工作是否正常,同时对存储芯片的设置参数进行读取,以判断启动条件,并通过液晶屏显示相关的信息以供参考。当自检正常结束后,控制连接进水电磁阀的继电器JQ1,使其打开往泵体内进水;延时5秒后,接着,控制连接出水电磁阀的继电器JQ3,使其打开;同时,检测出水口传感器的返回信号,判断泵体的出水口是否有水流出,当泵体水注满、出水口水流量足够大,且持续保持在预先设定的时间时,些时先关闭出水电磁阀继电器JQ3,然后关闭进水电磁阀继电器JQ1。接下来,可以开启排水,即控制排水启停的继电器JQ2处理闭合状态,启动流程完成。当启动流程过程中出现故障时,MCU主控制单元及时发出声光报警,并通过液晶屏显示故障,提供及时排除故障参考信息
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元,所述电源转换电路与MCU主控制单元,为MCU主控制单元提供电源,所述传感监测单元与MCU主控制单元相连,用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元,所述MCU主控制单元与进水控制单元相连,用于控制进水电磁阀的闭合和断开,所述MCU主控制单元与排水控制单元相连,用于控制出水电磁阀的闭合和断开。
2.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:包括通讯接口单元,所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连,用于MCU主控制单元与上位机通讯。
3.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:包括遥控接收单元,所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连,用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置。
4.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:所述MCU主控制单元连接有输出显示单元,所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况。
5.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:还包括声光报警模块,用于装置出现异常情况时报警。
6.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:所述电源转换电路包括AC/DC模块和稳压及充放电自动控制电路,所述AC/DC模块用于将外接市电转换成直流电,所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。
7.根据权利要求6所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。
8.根据权利要求6所述的注水式排水泵自动检测装置,其特征在于:所述第二输出电压用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源。
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