CN111336085B - 压力清洗机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力清洗机系统,包括具有流体入口和流体出口的流体泵。流量传感器与流体入口和流体出口中的一个流体连通。内燃机以驱动方式与流体泵连通。控制模块安装到流体泵。控制模块被配置为接收通过流体泵的流量的指示,并且当内燃机未运行时,响应于接收到通过流体泵的流量的指示,控制内燃机的起动操作以起动内燃机。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月5日提交的题为“PRESSURE WASHER SYSTEM”的美国发明专利申请第16/561,954号的权益,该申请要求2018年12月19日提交的题为“Pump MountedStart System And Flow Detection Device”的美国临时申请第62/781,765号的权益,所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及压力清洗机系统,并且更具体地涉及包括自动起动功能的压力清洗机系统。
背景技术
许多家庭和商业用水应用可能需要相对较高的压力,该压力可能超出住宅和/或市政配水和供水系统的容量。例如,重型清洁应用可以受益于比从普通住宅和/或市政配水和供水系统可获得的压力更大的增加的喷射压力。在一些情况下,可以使用各种喷嘴来限制水流以提供所产生的水流的压力的增加。然而,许多任务可能受益于比利用可以附接到软管的普通压力喷嘴所能实现的压力更大的压力。在这种情况下,可以使用压力清洗机,在所述压力清洗机中,可以采用动力驱动泵来将压力增加到显著高于使用软管附件可容易实现的压力。这种升高的压力可以增加一些清洁和喷射任务的效率和/或有效性。
虽然可以由压力清洗机提供的压力增加可能对于许多应用是有用的,但是在许多情况下,对加压水的需求可能是间歇性的,或者基于间断的基础而被需要。通常,通过在需要加压水时手动起动驱动压力清洗机的发动机,并且在不需要加压水的时间段期间停止发动机,可以满足对加压水的间歇性需求。然而,持续起动和停止发动机的需要通常可能会被视为繁重或不方便的。
发明内容
根据一个实施方式,压力清洗机系统包括:流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口。流量传感器可以与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通。压力清洗机系统还可以包括内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通。压力清洗机系统还可以包括安装到所述流体泵的控制模块。控制模块可以被配置成接收通过所述流体泵的流量的指示,并且当所述内燃机未运行时,响应于接收到通过所述流体泵的流量的所述指示而控制所述内燃机的起动操作以起动所述内燃机。
可以包括以下特征中的一个或多个。控制模块可以通过一个或多个振动隔离构件安装到所述流体泵。所述一个或多个振动隔离构件可以包括相应的橡胶衬套和压缩套筒,所述橡胶衬套沿着所述橡胶衬套的外部附接到控制模块安装支架,所述压缩套筒延伸穿过所述橡胶衬套的大致中心部分以用于容纳将所述控制模块安装支架固定到所述流体泵的紧固件。控制模块可以设置在控制模块壳体的空腔内。所述控制模块壳体可以包括电池接口,所述电池接口用于将电池可移除地机械联接到所述控制模块壳体,并用于将所述电池能够移除地电连接到所述控制模块。
流量传感器可以包括传感器室,所述传感器室具有与所述传感器室的下部区域相关联的流体入口和与所述传感器室的上部区域相关联的流体出口,以限定通过所述传感器室的流体路径。阻挡元件可以设置在所述流体室内。阻挡元件可以在无流动状态下邻近所述传感器室的下部区域安置。阻挡元件可以在流体流动通过所述传感器室期间被朝向所述传感器室的所述上部区域升高。感测组件可以包括光学发射器和光学接收器,所述光学发射器和光学接收器限定通过所述传感器室的光路。阻挡元件可以在所述无流动状态下至少部分地阻挡所述光路。阻挡元件可以在流体流动通过所述传感器室期间至少部分地位于所述光路外部。传感器室的上部区域可以包括用于在流体流动通过所述传感器室期间促进流体通过所述流体出口的一个或多个通道。阻挡元件具有在大约1.09到大约1.20之间的比重。
传感器校准模块可以被配置为将功率提供给所述光学发射器,使所述光学发射器基于所述功率生成光学信号。传感器校准模块可以被配置为响应于接收到所述光学信号,测量所述光学接收器的输出。传感器校准模块可以进一步被配置为调节到所述光学发射器的功率,使得所述光学接收器的输出具有预定阈值和预定阈值范围中的一种或多种。传感器校准模块可以被配置成响应于接收到所述光学信号,至少部分地基于所述光学接收器的历史测量到的输出,调节到所述光学发射器的功率。控制模块可以包括所述传感器校准模块。
控制模块可以包括处理器和与所述处理器连接的存储器。处理器可以被配置成执行计算机程序代码,所述计算机程序代码包括用于监控一个或多个系统特性的指令。计算机程序代码还可以包括用于限定所述压力清洗机系统的多个离散操作状态的指令。计算机程序代码还可以包括至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个以及基于与所述压力清洗机系统交互的一个或多个用户交互作用使所述压力清洗机系统在所述多个离散操作状态之间转变的指令。所述一个或多个系统特性包括通过流量传感器的流量、内燃机的发动机转速、与所述控制模块连接的电池的电池电压、与所述控制模块连接的所述电池的电池电流、所述控制模块的环境温度、以及与所述控制模块连接的所述电池的温度中的一个或多个。
多个离散操作状态包括空闲状态、就绪状态、运行状态、关闭状态、故障状态、和事件状态中的一个或多个。所述空闲状态限定一种状态,在所述状态期间,所述控制模块被供电,一个或多个自测试被执行,并且等待指示用于开始所述压力清洗机系统的操作的意图的用户输入。所述就绪状态可以限定一状态,在该状态期间所述控制模块可以响应于接收到通过所述流体泵的流量的指示而起动所述内燃机。所述运行状态可以限定一状态,在该状态期间所述内燃机正在运行。所述关闭状态可以限定一状态,在该状态期间所述控制模块不主动控制所述压力清洗机系统。所述故障状态可以限定一状态,在该状态期间所述控制模块已经检测到一个或多个被测试操作条件的故障。所述事件状态可以限定一状态,在该状态期间所述控制模块已经识别出一个或多个可操作的操作条件。
控制模块可以进一步被配置成在第一时间段内将功率作为具有第一占空比的脉宽调制信号提供给与所述发动机相关联的起动器。控制模块可以进一步被配置成在第二时间段内将功率作为具有第二占空比的脉宽调制信号提供给所述起动器。第二占空比可以大于第一占空比,并且所述第二时间段可以发生在所述第一时间段之后。以脉宽调制的所述第二占空比提供所述功率可以包括在一时间段内以递增的方式增加所述占空比。
控制模块还可以被配置为在所述第一时间段和所述第二时间段中的一个或多个期间测量提供给所述起动器的欧诺个了的电流。测量所述电流可以包括以基本上大于所述脉宽调制信号的循环速率的采样频率对提供给所述起动器的功率的电流进行采样。所述电流的样本可以被存储。控制模块可以进一步以迭代的方式比较所述电流的后续样本与所述电流的所存储的样本。如果所述电流的后续样本大于所述电流的所存储的样本,则控制模块可以存储所述电流的后续样本并丢弃所述电流的较早样本。
控制模块可以包括倾斜传感器。控制模块可以被配置为确定所述内燃机是否正在运行。当所述内燃机正在运行时,控制模块可以禁用所述倾斜传感器,并且当所述内燃机未运行时,控制模块可以启用所述倾斜传感器。控制模块还可以被配置为响应于所述倾斜传感器检测到大于预定阈值的倾斜角度而阻止所述内燃机的起动。禁用所述倾斜传感器可以包括不对来自所述倾斜传感器的信号进行动作和使所述倾斜传感器断电中的一种或多种。启用所述倾斜传感器可以包括对来自所述倾斜传感器的信号进行动作和对所述倾斜传感器供电中的一种或多种。
控制模块可以包括发动机关闭模块,所述发动机关闭模块被配置成响应于来自所述控制模块的处理器的信号而使所述内燃机从运行状态停止。所述发动机关闭模块可以包括TRIAC,所述TRIAC与所述内燃机的磁电机耦合以在所述TRIAC被触发时使所述磁电机短路而接地。所述发动机关闭模块还可以包括光TRIAC,所述光TRIAC被配置为响应于从所述处理器接收到所述信号而触发所述TRIAC。
根据另一个实施方式,压力清洗机系统可以包括流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口。压力清洗机系统还可以包括流量传感器,所述流量传感器包括与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通的传感器室。流量传感器还可以包括光学发射器和光学接收器,所述光学发射器和所述光学接收器限定通过所述传感器室的光路。流量传感器还可以包括阻挡元件,所述阻挡元件被配置为在没有流体流动通过所述传感器室的情况下至少部分地设置在所述光路内,而在流体流动通过所述传感器室期间从所述光路被至少部分地移除。压力清洗机系统还可以包括内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通。控制模块可以通过一个或多个振动隔离构件安装到所述流体泵。控制模块可以被配置成当所述阻挡元件从所述光路被至少部分地移除时,从所述光学接收器接收琉璃那个信号。控制模块还可以被配置成当所述内燃机未运行时,响应于接收到所述流量信号而启动所述内燃机的起动操作。
可以包括以下特征中的一个或多个。控制模块还可以被配置为将功率提供给所述光学发射器,使所述光学发射器至少部分地基于所述功率生成光学信号。控制模块可以被配置成响应于接收到所述光学信号,测量所述光学接收器的输出。控制模块还可以被配置成调节到所述光学发射器的所述功率,以使得所述光学接收器的输出在预限定范围内。所述控制模块可以被配置为当所述内燃机正在运行时,在不再接收到所述流动信号之后的预定时间过去后关闭所述内燃机。
启动所述内燃机的所述起动操作可以包括在第一时间内将功率作为具有第一占空比的脉宽调制信号提供给与内燃机相关联的起动器。
所述脉宽调制信号的占空比在第二时间内以递增的方式被增加以获得第二占空比,所述第二时间在所述第一时间之后。
控制模块可以包括倾斜传感器。控制模块可以被配置为确定所述内燃机是否正在运行。当所述内燃机正在运行时,控制模块可以禁用所述倾斜传感器。当所述内燃机未运行时,倾斜传感器可以被启用。所述控制模块还可以被配置为响应于所述倾斜传感器检测到大于预定阈值的倾斜角度而阻止所述内燃机的起动。控制模块可以包括处理器和与所述处理器连接的存储器。处理器可以被配置为执行用于监控一个或多个系统特性的计算机程序指令。还可以包括用于限定所述压力清洗机系统的多个离散操作状态的指令。还可以包括用于至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个在所述多个离散操作状态之间转变的指令。
根据另一个实施方式,压力清洗机系统可以包括流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口。压力清洗机系统还可以包括流量传感器,所述流量传感器与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通。压力清洗机系统还可以包括内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通。压力清洗机系统还可以包括安装到所述流体泵的控制模块。控制模块可以被配置成接收通过所述流体泵的流量的指示,并且当所述内燃机未运行时,响应于接收到通过所述流体泵的流量的所述指示而控制所述内燃机的起动操作以起动所述内燃机。压力清洗机系统还可以包括安装平台,所述安装平台安装到所述压力清洗机系统的一个或多个部件。安装平台可以至少部分地限定电池容纳器。所述控制模块可以安装到所述安装平台。
可以包括以下特征中的一个或多个。控制模块可以通过所述安装平台与所述电池至少部分地隔开。安装平台可以被安装到所述流体泵、所述内燃室、压力清洗机底架、压力清洗机壳体和压力清洗机拖车中的一个或多个。控制模块可以被配置为经由一个或多个电导体与所述电池电连接。电池容纳器可以被配置用于可移除地保持电池。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的压力清洗机系统;
图2示出了包括隔振构件的示例性实施例的控制模块安装支架的示例性实施例的仰视立体图;
图3示出了图2所示的控制模块安装支架的示例性实施例的俯视立体图;
图4示出了根据示例性实施例的图2的控制模块安装支架的示例性实施例的分解视图,该控制模块安装支架被布置成用于安装到流体泵的示例性实施例;
图5示出了控制模块壳体的示例性实施例的分解视图;
图6示出了图5的控制模块壳体的示例性实施例的局部分解图,该控制模块壳体被布置成用于通过图2至图4所示的控制模块安装支架的示例性实施例而附接到流体泵的示例性实施例;
图7示出了处于组装构造的图6的控制模块壳体;
图8是流量传感器的说明性的示例性实施例的横截面视图;
图9是图8所示的流量传感器的说明性的示例性实施例的分解视图;
图10是根据一个实施例的图8所示的流量传感器的说明性的示例性实施例的局部横截面图,其中示出了传感器室的上部区域;
图11是根据说明性的示例性实施例的传感器校准过程的流程图;
图12是根据说明性的示例性实施例的系统状态过程的流程图;
图13是根据说明性的示例性实施例的状态图。
图14是电池组热敏电阻器感测电路的说明性的示例性实施例;
图15是电源控制电路的说明性的示例性实施例;
图16是电源电路的说明性的示例性实施例;
图17是起动器接口电路的说明性的示例性实施例;
图18是起动器PWM控制电路的说明性的示例性实施例;
图19是电池电流感测电路的说明性的示例性实施例;
图20是备用输入/输出电路的说明性的示例性实施例;
图21示意性地示出了磁致点火脉冲的实施例;
图22是磁致RPM感测电路的说明性的示例性实施例;
图23是磁致切断控制电路的说明性的示例性实施例;
图24是流量传感器LED电流控制电路的说明性的示例性实施例;
图25是流量传感器光电晶体管电流感测电路的说明性的示例性实施例;
图26是节气门步进电机控制电路的说明性的示例性实施例;
图27是阻风门步进电机控制电路的说明性的示例性实施例;
图28是系统支持电路的说明性的示例性实施例;
图29是倾斜传感器电路的说明性的示例性实施例;
图30是调试编程诊断接口的说明性的示例性实施例;
图31是系统测试输出电路的说明性的示例性实施例;
图32是LED指示器电路的说明性的示例性实施例;
图33示出了安装平台和被配置成用于与安装平台一起使用的电池组的说明性示例;
图34示出了处于组装布置的安装平台和电池组的说明性的示例性实施例;
图35示出了机柜安装式压力清洗机系统的说明性的示例性实施例;
图36示出了根据图35的机柜安装式压力清洗机系统的示例性实施例,且机柜门处于打开位置。
具体实施方式
总体上,本公开可以提供一种能够按需启动发动机的发动机驱动式压力清洗机系统。这样,当需要时,可以提供高压力。然而,例如当不希望高压水时,可以不需要连续地运行发动机。另外,可以避免手动重启和关闭发动机的需要。鉴于以下描述和相关联的附图,将理解在根据本公开的一些实施例中可以实现的各种附加特征、目的和优点。
参照图1,示出了压力清洗机系统10的说明性的示例性实施例。大体上,压力清洗机系统10可以包括具有流体入口和流体出口(未示出)的流体泵12。压力清洗机系统还可以包括与流体泵12驱动连通的内燃机14。流量传感器16可以与流体泵12的流体入口和流体出口之一流体连通,压力清洗机系统10还可以包括安装到流体泵12的控制模块(其可以被至少部分地容纳在壳体18内)。控制模块可以被配置为接收通过流体泵的流量的指示,并且响应于在内燃机不运行时接收到通过流体泵的流量的指示而控制内燃机14的起动操作以起动内燃机14。将会理解,压力清洗机系统可以包括各种其它部件和/或特征(例如各种框架或其它安装部件、盖或壳体、软管和/或喷枪存储装置等),为了简单和理解,这些部件和/或特征在图1中没有被示出。
根据多种实施例,流体泵12可以包括能够由内燃发动机(本文也称为″发动机″)驱动以比供应到流体泵的入口流体高的压力和/或高的流量输送流体的任何合适的泵。流体泵的说明性示例可以包括但不限于活塞泵、齿轮泵、叶轮泵等。在一个具体的说明性示例中,流体泵可包括轴向活塞泵,在该轴向活塞泵中一个或多个单独的活塞可由固定角度的或可变角度的被旋转驱动的斜盘驱动。在使用期间,流体泵的流体入口可以与任何合适的流体供应装置连接,例如与家庭或商业供水装置相关联的花园软管、水箱、蓄水池等连接。发动机14可以包括任何合适的内燃机,其可以驱动流体泵12。合适的发动机的例子可以包括但不限于汽油发动机、柴油发动机、丙烷发动机等。电动起动器(未示出)可与发动机14相关联以实现发动机的起动。如通常所知的,起动器可以包括能够驱动发动机以实现起动的电动机。在一些实施例中,起动器可以包括一个或多个致动装置,例如,该致动装置可以在起动期间使起动器与发动机选择性地接合,并且在发动机未起动时使起动器与发动机脱离接合。一个或多个致动装置可以包括任何合适的致动装置,如通常所知的。
另外,在一些实施例中,内燃机可以由用户手动启动,例如,不使用压力清洗机系统的按需能力。例如,发动机可以包括拉绳反冲起动系统,其可以允许用户手动起动发动机。另外和/或可选地,压力清洗机系统可以允许用户手动接合电动起动器以起动发动机。手动接合电动起动器可以以任何合适的方式实现,例如,按钮、钥匙开关或用于接合电动起动器(例如,激励电动起动器以起动发动机)的其它合适的开关设备。在多种实施例中,用于手动接合电动起动器的开关设备可以与控制模块相关联,可以安装在发动机本身上(和/或其壳体或部件上),可以安装在与压力清洗机系统相关联的框架或底架上,或者以其他方式适当地设置。如上所述,手动启动发动机可以允许压力清洗机在不使用压力清洗机系统的按需能力的情况下操作。在一些实施例中,即使用户已经利用了发动机的手动起动,用户随后也可以选择利用压力清洗机系统的按需能力,并且选择发动机的自动起动。
如图1所示,在一些实施例中,控制模块(例如,在一些示例性实施例中,控制模块位于壳体18内)可以安装到流体泵12。在一些实施例中,将控制模块安装到流体泵可以提供许多特定的优点。例如,当控制模块安装到流体泵时,可以实现与各种不同的发动机和/或不同的构造相连或有关的相同的流体泵/控制模块组件,而不需要用于每个发动机或构造的不同的安装方案。相同的流体泵和控制模块可与各种不同的发动机连接,例如与由不同发动机制造商提供的具有不同尺寸、不同额定功率的发动机等连接,并且因此可提供压力清洗机系统的阵列。每个不同的发动机可具有不同的布置、位置、尺寸和/或特征和形状的选择。此外,如图1所示,在一些实施例中,流体泵12和发动机14可以布置成水平构造,例如,发动机的驱动轴和流体泵具有大致水平的定向。在其它实施例中,流体泵和发动机可以布置成竖直构造,例如,发动机的驱动轴和流体泵具有大致竖直的定向。在控制模块安装到流体泵(例如,与安装到发动机或压力清洗机系统的框架的情况相反)的实施例中,可结合任何这种发动机种类和/或构造使用流体泵和控制模块,而不需要控制模块针对每个这种发动机种类和/或构造具有不同的安装布置。也就是说,控制模块到流体泵的相同安装方案可以在许多不同的压力清洗机系统中使用。另外,在一些实施例中,控制模块可以通过有线连接和/或无线连接(例如,蓝牙、低功耗蓝牙、Wi-Fi和/或任何其它合适的无线通信技术)与流量传感器16通信地连接。在这种实施例中,与控制模块安装到发动机和/或压力清洗机的框架的情况相比,线束的长度可以减小。此外,由于流量传感器16相对于流体泵12的位置在各种不同的流体泵/发动机种类和/或构造中可以是相同的,因此在一些实施例中,可以使用公共线束来连接控制模块和流量传感器。因此,在一些实施例中,将控制模块安装到流体泵上可减少适应不同压力清洗机系统(例如,具有不同发动机和/或构造)所需的不同部件的数量,并且可提供总体上更大的简单性。
控制模块可以通过一个或多个隔振构件安装到流体泵。在一些实施例中,一个或多个隔振构件可以减少和/或抑制由控制模块经历的振动和/或机械应力。例如,在操作期间,发动机和流体泵可从发动机以及从流体泵产生显著量的振动(例如,其可包括传递到流体泵的振动,以及由流体泵本身产生的振动)。在一些实施例中,一个或多个隔振构件可以至少部分地减小和/或抑制由于发动机和/或流体泵的操作而由控制模块经受的径向、轴向和/或推力应力。减少控制模块所经受的振动和/或机械应力可以增加控制模块的有效使用寿命和/或降低故障率。另外,在一些实施例中,一个或多个隔振构件可以在控制模块与流体泵和/或发动机之间提供至少一定程度的热隔离。类似于减小控制模块所经受的振动和/或机械应力,在控制模块与流体泵和/或发动机之间提供一定程度的热隔离可以增加控制模块的有效使用寿命和/或降低控制模块的故障率。
在说明性的示例性实施例中,一个或多个隔振构件可以包括相应的橡胶衬套,所述橡胶衬套在橡胶衬套的外部周围附接到控制模块安装支架。例如,参照图2至4,示出了用于将控制模块安装到流体泵的安装支架20的实施例。在所示实施例中,安装支架通常可包括托盘22,例如控制模块(例如,可被至少部分地容纳在壳体内)可附接到该托盘。安装支架还可以包括固定到托盘22/与托盘22成一体的安装板24。如图所示,安装板24可包括三个橡胶衬套26a-c。橡胶衬套26a-c可被压入安装板中的相应孔中,使得衬套可围绕衬套的外部附接到安装支架。在一些实施例中,衬套可包括凹槽,该凹槽可配合在安装板的至少一部分上,例如,以将衬套捕获至安装板并防止衬套与安装支架轴向分离。虽然图2至图4的示例性实施例示出为包括三个橡胶衬套,但是应当理解,可以适当地使用更多或更少数量的衬套。在说明性实施例中,托盘22可包括大体上对应于三个橡胶衬套26a-c的间隙孔28a-c。如图4所示,间隙孔28a-c可以便于将安装支架22紧固到流体泵12。另外,因为安装板24与托盘22间隔开,所以当(例如,使用螺钉或其它合适的紧固装置)将安装支架20附接到流体泵12时,托盘22可以提供大致平坦的表面,该表面可以不被突出的螺钉头阻挡。
在一些实施例中,橡胶衬套26a-c各自可包括压缩套筒30a-c,压缩套筒30a-c延伸穿过橡胶衬套的大致中心部分,用于接收将控制模块安装支架20固定到流体泵12的紧固件(例如,螺钉32a-c),压缩套筒30a-c可允许螺钉32a-c适当地旋拧到流体泵12,而不会不适当地压缩橡胶衬套26a-c。通过避免不适当地压缩橡胶衬套26a-c,橡胶衬套26a-c的隔振特性可以被维持和/或被最低限度地恶化。
尽管已经示出和描述了安装支架的具体示例性实施例,但是应当理解,在不脱离本公开的情况下,可以利用包括隔振构件的安装支架的各种替代配置。另外,流体泵可包括多于一组的安装特征(例如,突起部),这可允许安装支架以不同的位置和/或定向固定在流体泵上(例如,以适应与不同的发动机和/或发动机构造的一起使用)。例如,如图4所示,安装支架20被描述为处于要被安装到流体泵12的突起部34a-c的布置中。如进一步所示,在一些实施例中,流体泵12可包括一组或多组附加的突起部(例如,突起部36a-c),其可允许安装支架(以及由此控制模块)以不同的位置、方位和/或定向安装到流体泵。可以类似地实现各种附加和/或替代配置。
控制模块可设置在控制模块壳体的腔内。在一些实施例中,控制模块可包括印刷电路板(PCB)或多于一个的电路板,其可包括实现控制模块的各种功能所需的必要电路和硬件。为了使控制模块损坏的风险最小化,PCB可以设置在壳体内,以提供保护以免受环境条件和物理损坏。参照图5至7,示出了用于控制模块壳体18的说明性的示例性实施例。如图示的实施例中所描述的,壳体18可以包括一个或多个壳体部分(例如,顶部壳体38和底部壳体40),它们可以一起限定用于容纳控制模块(例如,其可以至少部分地嵌入在PCB 42中)的腔。在一些实施例中,壳体部分可以(例如,经由垫圈44、粘合剂或其他合适的密封件)密封在一起,以使腔具有耐候性和/或耐水性,从而改善对PCB 42的保护。如图所示,在一些实施例中,壳体还可以包括部件46,部件46可以允许从控制模块到外部部件(例如,诸如起动器和流量传感器)的任何必要的配线的组织和/或布线。配线从壳体开始的布线可以提供应变消除(例如,以防止和/或减少物理应变从配线传递到PCB),并且可以被密封(例如,以减少水和/或外来碎屑进入所述腔)。在一些实施例中,来自控制模块的配线可以在离开壳体的位置处被密封,并且可以沿着配线的长度的至少一部分(包括配线的整个长度)免受气候影响。
继续示例性壳体18,顶部壳体38可以包括一个或多个用户接口特征。例如,如图所示,顶部壳体38可包括一个或多个按钮或开关(例如按钮48),该按钮或开关可用于与控制模块相互作用和/或实现压力清洗机系统的其它功能(例如,直接启动和/或停止发动机)。按钮48可包括与顶部壳体38相关联的按钮(例如,其可与控制模块电连接),和/或按钮48可包括推动器,其可被定位成致动安装在PCB 42上或以其它方式设置在壳体腔内的按钮。根据任一实施方式,按钮可被至少部分地密封,例如,以保持壳体腔的耐候性/耐水性。壳体还可包括一个或多个显示特征,例如LED、显示屏等。例如,如图示的示例性实施例所示,一个或多个LED窗50可设置在顶部壳体38中,使得可从壳体18的外部感知PCB 42上的一个或多个相应LED的状态。附加地/可替换地,一个或多个LED可与顶部壳体38相关联,并且可以直接电连接至PCB(例如,不是直接安装在PCB上)。以与按钮类似的方式,LED窗50可以被密封到壳体,和/或以其他方式配置成保持壳体腔的耐候性/耐水性。应当理解,各种附加和/或替代的用户接口特征和/或用户接口特征的组合可以与壳体和/或PCB相关联。
控制模块壳体可以包括电池接口,该电池接口用于将电池可移除地机械连接到控制模块壳体,并且将电池可移除地电连接到控制模块。例如,压力清洗机系统可以利用电池为发动机的控制模块和起动器供电,以及为动力清洗机系统的任何附加的电气/机电部件供电。在一些实施例中,电池可以包括可移除/可更换的电池。虽然可结合本公开使用任何合适的电池技术,但在一些实施例中,电池可包括锂离子电池(例如,镍镁钴电池、磷酸铁锂电池或其它合适的化学电池)。在一些具体实施例中,锂离子电池可包括通常用于为电池操作式工具和/或设备供电的各种电池。如通常所知,这种电池通常利用机械和电气接口,在该机械和电气接口中,电池的电接触件可与电池供电式设备的相应电接触件(例如,协作的弹簧接触件)电连接,并且电池和电池供电式设备的相互作用的弹簧加载式机械接头和插座将电池机械地保持到电池供电式设备。根据本公开的实施例可以利用这种已知的电气和机械接口和/或其他合适接口的任何变型。
继续参照图5至图7,在一些实施例中,用于控制模块壳体还可以包括集成的电池箱,例如,其可以为电池提供至少一定程度的保护,例如,抵抗环境条件和/或防止物理损坏。例如,壳体18可以包括电池盖52,其可以与壳体18枢转地连接(例如,围绕轴54)。根据所描述的实施例,当电池盖52处于关闭位置时,电池与压力清洗机系统10连接,并且可以被电池盖52和相关的壳体组件完全封闭。根据一些实施例,密封件56可以设置在电池盖52和相关联的壳体组件(例如,包括顶部壳体38和底部壳体40)之间。密封件56可为电池箱(例如,由电池盖52和相关联的外壳组件形成)提供耐候性和/或耐水性。密封件56可由电池盖52或相关联的外壳组件(例如,经由粘合剂、相互作用的机械特征等)保持。在一些实施例中,电池盖52可(例如,经由扭力弹簧58)被朝向关闭位置偏置。此外,在一些实施例中,电池盖52可通过弹簧夹60或其它合适的固定特征(例如,卡扣配合件、螺钉、捕获式四角紧固件等)可释放地固定在封闭位置中。
如图5至7所示,在一些实施例中,通过使用壳体18和安装支架的各种配合特征,可以便于壳体18与安装支架20的组装。例如,如图所示,壳体可以包括各种突耳62、64、卡扣配合件、突起或其他可以与安装支架20的相应特征(例如切口66、68)配合的外部特征,壳体18的特征和安装支架20的特征之间的配合可以帮助相对于安装支架20对准和/或保持壳体18。在一些实施例中,壳体18可以经由螺钉、热熔柱、粘合剂等进一步固定至安装支架20。
虽然没有特别详细地讨论,但是壳体的各种部件可以彼此固定以提供完整的壳体组件。例如,各种壳体部件可以通过螺钉、粘合剂结合、焊接(例如,超声和/或热焊接)等被固定,以保持壳体的完整性和/或进一步促进壳体的耐候性和/或耐水性。
应当理解,示例性的控制模块壳体旨在用于说明的目的。壳体可以采用各种构造,这通常可以为控制模块提供足够的环境和物理保护和/或便于将控制模块安装到流体泵。
如上文大致描述的那样,压力清洗机系统10可以包括流量传感器16,其可以与流体泵12的流体入口和流体出口之一流体连通。在一些实施方式中,流量传感器可以被配置用于检测通过泵的流体(例如,水)的流量。通过泵的水的流量可以与例如用户挤压连接到泵的压力清洗枪的触发器相关联。将会理解,根据本公开,除了压力清洗枪的触发器之外的流量控制装置可以用于控制(例如,启动、停止和/或改变流量)通过压力清洗机系统的流体,从而允许通过泵流体(或停止和/或改变流量)。例如,其它流量控制装置可包括但不限于脚控阀、不与压力清洗枪相关联的手动操作阀、流量控制阀的电气和/或机械开关以及其它流体流量控制装置。所有这些附加的和/或替代的流量控制装置都是本公开所预期的。然而,为了描述的简单和一致性,将在说明性的示例性实施例中讨论压力清洗枪的触发器。作为用户挤压触发器的结果,通过泵的水的流量可以提供对高压水的请求的指示。控制模块可以(例如,经由有线和/或无线通信连接,如上文一般地讨论的那样)接收作为通过泵检测的流量的结果的信号,并且如果发动机尚未运行,则控制模块可以提供用于起动发动机的起动信号。如上所述,流量传感器可以与泵的流体入口或泵的流体出口相关联。在具体的实施方式中,流量传感器可以与泵的流体入口相关联,例如,与在泵的流体出口处离开泵的流体相比,泵的流体入口可以以相对较低的压力和/或流量接收流体。在一些实施方式中,将流量传感器定位在泵的流体入口处可以使流量传感器经受较低压力。这可以降低流量传感器所需的结构强度和/或可以降低流量传感器的部件的磨损率。这样,例如与被配置成提供与泵的流体出口相关联的流量传感器的充分操作和预期寿命的流量传感器相比,可以降低与泵的流体入口相关联的流量传感器的成本。
根据前述说明性的示例性实施例,控制模块壳体可以包括电池接口,并且在一些实施例中,可以包括可以至少部分地保护和/或包围电池的电池壳体。在一些说明性的示例性实施例中,电池可以不与控制模块壳体机械地连接,和/或控制模块可以不包括用于电池的外壳。例如,在一些实施例中,电池可以至少部分地与控制模块物理分离。在这样的实施例中,控制模块可以经由任何合适的导体(例如,线束、导电轨、系统接地等,以及前述的组合)与电池电连接(例如,当电池安装在压力清洗机系统中时)。例如,在说明性实施例中,控制模块可以被容纳在控制模块壳体中,如图5-7中大致所示,但不包括可以安装到泵上的电池盖(如大致示出和描述的)。然而,控制模块可以不包括用于将电池机械地连接和电连接到控制模块的电池接口,而是控制模块可以包括合适的导体,该导体可以将控制模块与电池电连接,该电池可以远程定位(例如,安装到压力清洗机系统的另一部件,例如但不限于泵上的其它位置、发动机上、压力清洗机系统的底架上、至少部分地位于与压力清洗机系统相关联的另一盖(例如,泵壳体和发动机壳体、与压力清洗机系统相关联的另一壳体、和/或与压力清洗机系统相关联的另一特征(例如,压力清洗机系统可以安装在其上的手推车或拖车)内。
还参照图33,大体上示出了安装装置的说明性的示例性实施例。如图所示,示例安装装置可包括安装平台150。安装平台150可以安装到压力清洗机系统的任何合适的特征,如上文一般性地讨论的(例如,安装到泵、发动机、底架、安装到另一盖下方、安装到手推车或拖车等)。根据所示实施例,安装平台150可包括一个或多个支座(例如,支座152a-d,但可利用更多或更少数量的支座),其可便于将安装平台(例如,经由机械紧固件、协作特征、粘合剂等)安装到与压力清洗机系统相关联的合适结构。在一些实施例中,支座(例如152a-d)可至少部分地(和/或完全地)限定电池接收器,例如在安装平台150下方提供用于接收电池154的空间(例如,如另外参见图34所示)。在一些实施例中,安装平台150和/或其它相关联的部件可以包括协作特征(例如,导轨、弹簧片、夹子、可移除的紧固件等),其可以帮助相对于安装平台将电池可释放地保持在适当位置。虽然所示实施例显示为包括支座以在安装平台下方提供用于接收电池的空间,但将会理解,可适当地实施其它配置,包括但不限于侧壁、单独的柱(例如,其可固定到安装平台等)等。例如,安装平台可以包括成形的金属片或塑料部件,其可以包括一个或多个向下延伸的侧壁,所述侧壁可以便于将安装平台安装到压力清洗机系统的合适特征,以及提供用于接收电池的空间。
继续说明性的示例性实施例,控制模块(例如,其可以被至少部分地容纳在控制模块壳体156内)也可以安装到安装平台150。例如,控制模块壳体156可为控制模块提供至少一定程度的物理和/或环境保护。在一些实施例中,控制模块壳体可以是耐候的和/或耐水的。例如,控制模块可包括一个或多个壳体部件(例如,以与参照图5-7所述的方式大体类似的方式),该壳体部件可包括一个或多个垫圈、密封件、粘合剂等及其组合,以便为控制模块提供耐候的和/或耐水的外壳。控制模块壳体可以通过任何合适的布置和/或紧固件安装到安装平台。例如,安装平台和控制模块壳体可包括配合特征(例如,突出部和槽、凸起部和孔、卡扣配合等),该配合特征可便于相对于安装平台标定控制模块壳体和/或将控制模块壳体附接到安装平台(例如,这可包括大致类似于关于图5-7所述的实施例的方式)。其它合适的安装布置可包括但不限于使用螺钉或其它机械紧固件(单独地和/或与控制模块和安装平台的协作特征相结合)。此外,以与前述类似的方式,在一些实施例中,控制模块可以经由一个或多个隔振构件安装到安装平台,和/或安装平台可以经由一个或多个隔振构件安装到与压力清洗机系统相关联的特征。
如一般所讨论的,可以提供合适的导体(包括不同导体类型/形式的组合)用于电连接控制模块(例如,其可以至少部分地和/或完全地设置在控制模块壳体内)和电池。例如,在一个示例中,线束可以与控制模块电连接,并且可以从控制模块壳体延伸到电池(例如,用于经由合适的连接器和/或接触件布置与电池电连接)。在一些实施例中,线束可以在通过控制模块壳体的通道的点处以不受天气影响的方式被密封(例如,耐候性的和/或耐水性的)。在一些实施例中,线束可以在从控制模块壳体到电池(例如,电池连接器和/或触点布置)的整个长度周围以不受天气影响的方式被密封。如上所述,除了/作为线束的替代,可以使用其它合适的导体。在一些实施例中,电池连接器和/或接触件布置可以有助于将电池可移除地保持到压力清洗机系统和/或相对于压力清洗机系统定位电池。
将会理解,虽然所示实施例描述了安装到安装平台的顶部的控制模块和设置在安装平台下方的电池,但是也可以适当地使用其它构造。例如,安装平台可以被配置成将电池可移除地保持到安装平台的顶部,并且控制模块(在控制模块外壳内)可以被安装在安装平台的下方(例如,安装平台的下侧)。此外,如上所述,在一些实施例中,控制模块可以不安装在可移除地保持电池(在安装平台上方或在安装平台下方)的安装结构上,而是可以被单独地安装(例如,安装到泵、发动机、底架或其它结构上),并且可以通过合适的导体与电池电连接。将容易理解根据本公开而预期到的其它变化和修改。
众所周知,压力清洗机系统的发动机和泵以及各种其它特征可以安装到底架等上。底架通常可以支撑压力清洗机系统的部件(例如,为各种组装的部件提供某种程度的结构完整性)和/或可以为诸如流体连接器、高压软管、喷嘴附件等的特征提供安装和/或保持。另外,底架可有助于将压力清洗机系统从一个位置移动到另一个位置。例如,在一些实施例中,底架可以包括轮和把手,其可以便于用户移动压力清洗机系统。还参照图35和36,描述了机柜158形式的底架的说明性的示例性实施例。根据所示的示例性实施例,底架通常可以包括可以支撑压力清洗机系统的各种框架构件(例如,160a-c,以及未由附图标记具体标识的各种其他框架构件),以及可以至少部分地包围压力清洗机系统(例如,以对压力清洗机系统的一个或多个特征提供一定程度的环境和/或物理保护)的各种盖和/或面板(例如,162a-b,以及未由附图标记具体标识的各种其他面板和/或盖)。如图所示,在一些实施例中,用于压力清洗机系统的壳体(例如,所示实施例中的机柜158)可以包括通向壳体内部的通道(例如,卷门164、铰接门、可移除面板等)。如图36所示,在一些实施例中,控制模块(例如,被容纳在控制模块壳体156内)可以例如经由安装平台150安装在机柜158内(和/或以其他方式至少部分地安装在与压力清洗机系统相关联的壳体内)。如上文一般性讨论的,在一些实施例中,电池组(例如,电池组154)可以相对于安装平台和/或控制模块壳体被可移除地连接。因此,用户可以通过进入压力清洗机壳体的内部(例如,在所示示例性实施例中的机柜158)而访问控制模块和/或电池,例如用于插入/移除电池和/或与控制模块交互(例如,经由任何合适的用户接口布置,如本公开通篇所讨论的)。如上所述,压力清洗机系统可以安装到除机柜之外的其他各种底架上。例如,底架可以包括一个或多个结构构件,该结构构件可以连接到发动机和/或泵。在一些实施例中,底架可以包括轮以便于压力清洗机系统的运输。在一些实施方式中,压力清洗机系统可以是拖车安装式的,例如,以允许压力清洗机系统被车辆牵引。各种附加和/或替代配置将会被本领域技术人员所理解。
参照图8,以横截面图示出了可以与压力清洗机系统10的一些实施例结合使用的流量传感器16的说明性的示例性实施例。所示的示例性流量传感器通常可以包括光学流量传感器,在该光学流量传感器中,非浮动(在与压力清洗机系统一起使用的预期流体中,例如水)元件借助于通过流量传感器的流体流在至少部分地阻塞通过该传感器的光学路径的位置(无流动状态)和至少部分地从通过该传感器的光学路径移开的位置(流动状态)之间移动。阻挡元件可以借助于通过流量传感器的流体流在这两个位置(以及任何中间位置)之间移动。这样,可以避免使用弹簧或其它机械特征。这可以提供这样的优点,即,这样的弹簧或机械特征可能难以被适当地校准,并且可能随着时间的推移而经受磨损和/或降低的操作性能。因此,在一些实施例中,可以至少部分地避免这样的问题和/或可以减小这样的问题的影响。
通常,流量传感器可以包括传感器室70,该传感器室70具有与传感器室70的下部区域相关联的流体入口72以及与传感器室70的上部区域相关联的流体出口74,以限定通过传感器室的流体路径。阻挡元件76可以设置在流体室内。在一些实施例中,阻挡元件76可以在无流动状态下邻近传感器室的下部区域安置。相应地,在一些实施例中,在流体流过传感器室期间,阻挡元件76可以朝向传感器室的上部区域被升高。阻挡元件可以具有任何合适的几何形状,包括球体、圆柱体、多面体等。还参照图9,流量传感器16还可以包括感测组件,该感测组件可以包括光学发射器78和光学接收器80。光学发射器78和光学接收器80可以相对于彼此定位以限定通过传感器室的光学路径。也就是说,光学路径可以包括由光学接收器78发射的光学信号可以由光学接收器80接收的路径(在光学路径内不存在任何障碍物)。光学发射器可以包括能够发射在电磁频谱的任何期望范围内的光学信号的任何合适的装置。光学信号可以包括但不限于连续照明、间歇照明、编码照明(例如,其中光学信号以限定的模式传输)等。在一个具体的说明性示例实施例中,光学发射器可包括LED,例如在红外范围内进行发射的LED。类似地,光学接收器可以包括能够响应于接收来自于光学发射器的光学信号而提供输出的任何合适的设备。输出可以包括但不限于响应于接收到光学信号而生成的电输出、电压的改变(例如,至少部分地基于所施加的激励电压)、通过光学接收器的电阻的改变等。在一个具体的说明性示例实施例中,光学接收器可包括红外光电晶体管。虽然讨论了在红外范围内进行发射的LED以及在红外范围内接收的光电晶体管,但是这仅是作为示例。在其它实施例中,光学信号可以包括可见光内的信号,和/或紫外线范围也可以被适当地使用。
通过传感器室的光学路径可以由传感器室的侧壁中的光学窗口提供,该光学窗口在光学发射器和光学接收器的波长内可以是透明的。光学窗口可以密封到传感器室的侧壁,例如用以防止在流量传感器的预期操作压力内在光学窗口周围的流体泄漏。在说明性示例实施例中,光学窗口可以包括光学发射器和光学接收器的光学透明的但耐流体的特征。在一些实施例中,传感器室可以由在光学发射器和光学接收器的波长内是光学透明的材料构成。在这样的实施例中,光学发射器和光学接收器可以被布置在传感器室的外部,并且传感器室的侧壁可以形成光学路径的一部分。
如上文一般性讨论的,由于流体流通过传感器室,阻挡元件可以在邻近传感器室的下部的位置和在传感器室的下部上方的位置之间运动。根据说明性示例实施例,阻挡元件76可以在无流动状态下至少部分地阻碍光学路径。此外,在流体流通过传感器室期间,阻挡元件可以至少部分地在光学路径的外部。因此,光学接收器可以从光学发射器接收不同的光学信号(例如,不同的接收强度、在光学接收器的不同部分接收光学信号等)。光学接收器可以至少部分地基于所接收的不同的光学信号提供不同的输出,所接收的不同的光学信号可以指示阻挡元件的位置(并且由此指示通过流量传感器的流体流的存在和/或程度)、流体的光学透射率(例如,该流体可以包括水或可以由压力清洗机系统分配的任何其他流体,所述流体可以是被不同程度的清洁和/或混浊/脏的)。
在一个实施例中,阻挡元件可以是被校准的元件,其被配置为非浮动(在旨在由压力清洗机系统分配的流体中,诸如早水和/或可由压力清洗机系统分配的任何其他流体中)元件。这样,由于是非浮动元件,阻挡元件在无流动状态下(和/或当通过流量传感器的流量低于最小可检测到的流流量时)可倾向于停留在传感器室内的底部位置。因此,即使当传感器室填充有流体时,阻挡元件也可以在无流动状态下沉降以至少部分地阻挡光学路径。与前述一致,在一些实施例中,阻挡元件可以被选择为具有比旨在从压力清洗机系统分配的流体高的比重。此外,在一些实施例中,尽管阻挡元件可以被选择为具有大于预期流体的比重,但是阻挡元件可以被选择为具有足够低的比重,使得其在压力清洗机系统的预期可操作的流量下移动到至少部分地在光学路径之外的位置。例如,在压力清洗机系统旨在与水一起使用的实施例中,阻挡元件可以具有在约1.09至约1.20之间的比重。将会理解,阻挡元件可以被设置为具有不同的比重,例如,取决于流量传感器的期望性能和压力清洗机系统要分配的预期流体。
在前述的详细说明中,在一些说明性示例实施例中,阻挡元件可以被提供为具有足够高的比重,使得在无流动状态期间,即使流体存在于传感器室中,阻挡元件也可以沉降到传感器室的下部区域。在一些实施例中,当阻挡元件已沉降到传感器室的下部区域时,阻挡元件可至少部分地和/或基本上或完全地阻挡光学路径。此外,阻挡元件可以具有足够低的比重,使得在流体在针对流量传感器的设计操作流量内流动通过传感器室期间,阻挡元件可以容易地运动到传感器室的下部区域上方(在一些实施方式中,运动到传感器室的上部止动件或顶板)。当阻挡元件在传感器室的下部区域上方运动时,阻挡元件可以至少部分地和/或基本上或完全地在光学路径之外。在流量减小到低于设计阈值的情况下,阻挡元件可以快速地(例如,在预定设计参数内)沉降到传感器室的下部区域(例如,从而至少部分地阻挡光学路径)。可以选择阻挡元件的比重和在流动状态期间阻挡元件运动到光学路径上方的高度,以提供期望的响应时间,一旦通过传感器室的流体流停止和/或减小到预定阈值以下,通过该响应时间阻挡元件可以沉降到传感器室的下部区域。因此,在一些实施例中,可以针对与压力清洗机系统的期望操作流量相关联的特定流量校准流量传感器,并且流量传感器可以在流动状态期间可靠地将阻挡元件至少部分地保持在光学路径之外。此外,阻挡元件的选择和在光学路径上方的高度可以帮助将阻挡元件悬置在流动室的下部区域上方,例如,在该下部区域中流量传感器在压力清洗机系统的操作期间可能经历振动和运动。
与前述说明性示例实施例一致,在无流动状态期间,阻挡元件可以至少部分地(和/或基本上或完全地)阻挡光学路径,并且由此阻挡(和/或减小)由光学发射器发射和由光学接收器接收的光学信号。阻塞光学信号可以导致控制模块接收到无流动状态的指示。无流动状态的指示可以包括但不限于光学接收器的被测量到的输出。在流动状态期间,阻挡元件可以至少部分地(和/或基本上或完全地)在光学路径之外,从而允许由光学发射器发射的光学信号由光学接收器接收。光学接收器对光学信号的接收可以导致控制模块接收到流动状态的指示。流动状态的指示可以包括但不限于光学接收器的被测量到的输出。响应于接收到流动状态的指示(并且假设满足任何其它相关标准),控制模块可在发动机尚未运行时激励起动器以启动发动机。
例如,如图7和9所示,在示例性实施例中,流量传感器16的壳体可包括多个围绕流量传感器16的出口管84延伸的柔性凸起部(例如,通常为凸起部82)。如从图7的分解视图中一般理解的,流量传感器16的出口管84可以被接纳在泵12的入口端口86内(例如,并且可以经由O形环或其他合适的密封装置被流体地密封)。多个柔性凸起部82可被大体容纳在入口端口86周围。夹具88可以围绕柔性凸起部82定位,并且可以被固定,从而将流量传感器16固定到泵12上。在将流量传感器组装到泵上期间,流量传感器可以相对于泵以期望的方位布置。在流量传感器相对于泵以期望的方位布置的情况下,夹具可以被固定(例如,通过压接等)以将流量传感器保持在期望的方位。将会理解,可以使用任何合适的夹具,包括但不限于压接夹具、弹簧夹、蜗杆驱动夹具等。另外,将会理解,可以使用任何合适数量的凸起部,包括单个凸起部(例如,连续管状部件,其具有单个纵向槽以允许围绕泵的入口端口压接突片)。
参照图10,在一些实施例中,传感器室可以被配置成允许流体持续从出口自由地流动,即使在流动状态期间阻挡元件位于传感器室的上部区域中。在一个说明性实施例中,传感器室的上部区域可以包括一个或多个通道,以便在流体流过传感器室期间促进流体通过流体出口。例如,如图所示,传感器腔室的上部区域可以包括多个凹槽特征(例如,凹槽特征90)。例如,在高压清洗和相对较低压力的化学制品分配期间,所述凹槽特征可以允许实现与压力清洗机系统的设计操作参数一致的、通过流量传感器的合适的流量,而不会引入不期望的流量限制。虽然通道被描绘为多个从传感器室的出口大致径向延伸的凹槽特征,但是将理解的是,可以类似地使用其它构造,诸如狭槽等。
在根据本公开的一些实施例中,可以提供传感器校准模块以用于校准流量传感器。一般而言,传感器校准模块可以通过调整光学发射器的输出信号来校准流量传感器,以实现来自光学接收器的是期望值和/或在期望值范围内的输出。因此,传感器校准模块可为流量传感器提供更宽的操作范围,并且可降低流量传感器对混浊流体(例如,其可阻碍光学信号的传输)的灵敏度、外来材料在光学发射器和/或光学接收器的光学窗口上的积聚。另外,可以减小其他变量的影响,诸如温度对光学发射器和/或光学接收器的性能的影响、温度对光学路径的影响、流量传感器的增益的影响、部件(例如,光学发射器、光学接收器、与流量检测相关联的电子器件以及流量传感器本身的物理部件)的制造公差。从概念的角度来看,流量传感器可以被看作黑匣子,在该黑匣子中可以预期特定输出或输出范围(例如,在流动状态下),并且传感器校准模块可以调整流量传感器以实现预期性能。
传感器校准模块可以至少部分地包括处理器(诸如微处理器和/或微控制器),其被配置为执行计算机程序代码(例如,软件、硬件和/或其组合),以执行用于校准流量传感器的各种操作,诸如通过调谐驱动光学发射器的功率(即,电压和电流中的一个或多个)来控制、改变和/或调整光学接收器的结果输出(例如,电流和/或电压)。因此,关于传感器校准模块描述的操作可以完全在硬件和/或软件中、完全在硬件中和/或在硬件/软件与硬件的组合中实现。还参照图11,传感器校准模块可以被配置成向光学发射器提供功率(92),使得光学发射器基于该功率生成光学信号。例如,如果光学发射器是IR LED,则光学信号的强度可以与提供给IR LED的电流相关。传感器校准模块还可以被配置为响应于接收到光学信号而测量(94)光学接收器的输出。例如,如果光学接收器是光电晶体管,则光电晶体管的输出电压可以与光电晶体管接收到的光学信号的强度相关。传感器校准模块可以确定(96)光学接收器的输出是否在范围内(即,等于期望的输出和/或在期望的输出范围内)。如果所测量的光学接收器的输出不在范围内,则传感器校准模块可以调节(98)到光学发射器的功率。然后,可以用调整后的功率电平来驱动光学发射器,并且该循环可以持续,直到光学接收器的被测量(94)到的输出在范围内为止。此时,校准过程可以结束100。因此,传感器校准模块可以被配置为调节到光学发射器的功率,以使得光学接收器的输出具有预定阈值和/或在预定阈值范围。可以以递增方式调节(98)到光学发射器的功率,例如,每个调节步长是限定的功率增加量。另外和/或可选地,可以至少部分地基于光学接收器的被测量(94)到的输出来调节(98)到光学发射器的功率。例如,基于提供给光学发射器的初始功率和光学接收器的被测量到的输出,传感器校准模块可以计算和/或查找(例如,在查找表或其他数据存储中)用于光学发射器的驱动功率,该驱动功率可以被预期将光学接收器的输出置于范围内。
另外,在一些实施例中,传感器校准模块(单独地和/或与一个或多个控制系统结合)可以记录(102)光学接收器的输出和/或提供给光学发射器的驱动功率。在多种实施例中,传感器校准模块可以在每次调整(例如,包括初始测量)时记录光学接收器的输出和/或到光学发射器的驱动功率,和/或一旦光学接收器的输出在范围内,则传感器校准模块可以记录光学接收器的输出和/或到光学发射器的驱动功率。在一些实施例中,传感器校准模块可在每次由光学接收器提供输出时(例如,响应于从光学发射器接收到光学信号)调整到光学发射器的功率。然而,在一些实施例中,传感器校准模块可以被配置为响应于接收到光学信号而至少部分地基于光学接收器的历史测量到的输出来调节到光学发射器的功率。例如,随着时间的推移(例如,发动机和/或压力清洗机系统的最后10个、50个、100个等测量周期和/或操作周期),对于提供给光学发射器的给定的一致的驱动功率,光学接收器的记录输出可能劣化。记录的输出随时间的这种劣化可以指示外来材料在光学路径中(例如,在一个或多个光学窗口上)的积聚、流量传感器的一个或多个部件(例如,光学发射器和/或光学接收器)的劣化、和/或控制模块的一个或多个部件(例如,在一些实施例中,其可以控制到光学发射器的驱动功率)的劣化。在这样的实施方式中,在光学接收器的输出劣化预定量(例如,绝对值、百分比等)时,传感器校准模块可以执行校准过程。将理解,在一些实施例中,即使光学发射器的输出在预定的允许操作范围内,传感器校准模块也可执行校准过程。例如,可以执行校准过程以使光学发射器的输出处于预定的理想范围内。
如本领域技术人员将理解的,控制模块可以包括可以执行上述操作的电子电路、处理器、存储装置等的任何适当的集合。在一些实施方式中,传感器校准模块可以包括独立模块(例如,其可以被容纳在流量传感器内和/或以其他方式容纳)。在一些实施方式中,控制模块可以包括传感器校准模块。也就是说,传感器校准模块可以是压力清洗机系统的控制模块的一部分(例如,子模块),和/或通常与压力清洗机系统的控制模块相关联(例如,可以在PCB 42上包括可以执行传感器校准模块的操作的电路、处理器、存储装置等)。例如,由传感器校准模块提供的至少一部分功能可以由控制模块提供。
在具体的说明性示例中,当用户压下连接到压力清洗机系统的压力清洗枪的触发器时,通过流量传感器的流体流可以将阻挡元件提升到光学路径之外。这样,由光学发射器发射的光学信号可以由光学接收器接收。在发动机启动开始之前可以有短暂的时间段(例如,3秒,或任何其它期望的时间段)。在这个时间段期间,可以对光学接收器的输出进行采样。在一个具体示例中,可以每5毫秒对光学接收器的输出进行采样。可以定性地评估光学接收器的输出以确定该输出是否在范围内。例如,在一个实施例中,有效信号的绝对输出范围可以在大约1.5V到大约2.5V的范围内。在一些实施例中,3秒(或其它合适的时间段)可以用于对光学接收器的输出进行采样,这是因为在压力清洗机的操作期间,流量传感器可能受到来自发动机和/或泵的振动。振动可能使输出不太可靠。因此,流量检测和发动机启动开始之间的3秒延迟可以提供一个时间段,在该时间段期间可以进行相对精确地测量光学接收器的输出。
如果在没有其它情况的情况下,在3秒时间间隔期满时,测量的输出在有效范围内,则可以开始发动机的启动。然而,在对光学接收器的输出进行采样期间,可以确定所测量的输出是1.7V,而(例如,发动机的)100个启动周期之前,光学接收器的所测量的输出是2V。光学接收器的输出的劣化可以指示脏的光学路径(例如,外来材料在光学窗上的积聚等)。响应于该确定,在3秒时间间隔期间,可以递增地增加(例如,以5毫秒间隔)到光学发射器的驱动功率(例如,电流),并且可以测量(例如,也以5毫秒间隔)光学接收器的输出以实现在大约2V到大约2.25V之间的期望范围中的光学接收器输出。这样,例如,随着光学路径变脏和/或流量传感器的部件老化,流量传感器的增益可以随着时间而增加。将会理解,所述时间间隔、输出范围、采样频率和调整频率仅用于说明性目的,可以等同地使用其他范围和值。
与前述内容一致,可以评估光学接收器的输出的历史(例如,在发动机的最后100个启动周期内)变化。在一些实施例中,可以评估光学输出的中间测量值,例如用以确定是否存在输出随时间的劣化,或者该降低是否表示输出的瞬时降低。例如,光学接收器的输出可能在发动机的最后100个启动周期内逐渐地减小。这种增量式减小可以指示光学路径和/或流量传感器的部件随时间的劣化。然而,在一些实施例中,光学接收器的输出的瞬时降低可以被认为是在当前操作周期期间发生的问题的指示,诸如污水、流量传感器的部件的损坏等。在一些实施例中,并且取决于光学接收器的输出的瞬时下降的程度,可以阻止发动机的自动启动,例如,因为光学接收器的输出的瞬时下降可以指示可能导致压力清洗机系统的损坏或过度磨损和/或不安全操作条件的问题。
控制模块可以包括处理器和与处理器连接的存储器。处理器可以包括但不限于一个或多个微处理器和/或微控制器。在一些实施例中,处理器可以包括微控制器,该微控制器具有连接到一个或多个部件的多个输入/输出连接,用于从一个或多个硬件部件和/或附加处理器接收各种输入,和/或用于向各种硬件部件和/或附加处理器提供控制信号。处理器可以包括但不限于通用或专用处理器、以及专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一组处理组件(例如,并行处理单元)、神经网络处理系统、或其他适用的处理电路。处理器可以被配置为执行存储在存储器和/或其他计算机可读介质中的计算机代码或指令。存储器可以包括但不限于RAM、ROM、闪存、硬盘驱动器存储、非易失性存储器、光存储器或其他合适的存储器。计算机可读介质可以包括但不限于物理介质(例如,CD-ROM、DVD-ROM、闪存驱动器等)、网络驱动器、远程服务器、运动设备等。
如上所述,处理器可以被配置为执行计算机程序代码,例如硬件和/或软件。计算机程序代码可以包括用于执行各种操作的指令。参考图12,在说明性示例实施例中,可以包括用于监控(104)一个或多个系统特性的指令。计算机程序代码还可以包括用于限定(106)压力清洗机系统的多个离散操作状态的指令。计算机程序代码还可以包括用于至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个以及基于与压力清洗机系统交互的一个或多个用户交互作用而在所述多个离散操作状态之间转变(108)压力清洗机系统的指令。
继续上述说明性示例实施例,控制模块可以监测(104)压力清洗机系统的一个或多个系统特性。所述一个或多个系统特性包括但不限于通过流量传感器的流量、内燃机的发动机转速、与控制模块连接的电池电压、与控制模块连接的电池电流、控制模块的环境温度以及与控制模块连接的电池的温度中的一个或多个。例如,可以至少部分地基于来自流量传感器的光学接收器的输出来检测通过流量传感器的流量的存在。可以基于来自内燃机的磁电机的被检测的脉冲来确定发动机转速。例如,如所理解的,磁电机可在每次火花塞点火时提供一系列的脉冲。因此,控制模块可以将脉冲序列识别为一个点火序列,并且确定内燃机的发动机转速(例如,基于例如发动机是二冲程发动机还是四冲程发动机)。将会理解,可以使用用于监测发动机转速的其它装置,例如但不限于发动机曲柄传感器等。此外,控制模块可以包括电压感测电路,该电压感测电路可以确定连接到压力清洗机系统(例如,插入到电池接口中)的电池的电压。电压感测电路可以向处理器提供信号,处理器可以通过该信号确定电池的电压。类似地,控制模块可以包括电流感测电路,该电流感测电路可以例如在瞬时基础上、在时间平均基础上和/或任何其它合适的基础上确定从电池汲取的电流。此外,控制模块可包括温度感测电路,例如利用热敏电阻器或其它合适的部件,以确定控制模块的环境温度和/或控制模块自身的温度(例如PCB的温度和/或控制模块壳体内的温度)。类似地,控制模块可包括温度感测电路,该温度感测电路可利用包括在电池自身内和/或与电池接触或接近电池的温度感测元件来确定电池的温度。
将会理解,上述功能的至少一部分可以由控制模块外部的特征来执行。例如,感测来自磁电机的脉冲的电路可以至少部分地与发动机相关联。类似地,至少光学接收器(以及可能与光学接收器的输出相关联的任何处理电路)可以与流量传感器相关联。此外,至少一个用于感测电池温度的温度感测元件可以与电池本身相关联。然而,即使与检测一个或多个系统特性相关联的部件可能远离控制模块,关于系统特性的信息(例如,以处理器可感知的信号的形式)也可以由处理器接收,使得处理器可以确定相关的系统特性。
如上所述,至少部分地基于由处理器执行的硬件/软件,控制模块可以限定(106)压力清洗机系统的多个离散操作状态,并且可以至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个以及基于与压力清洗机系统交互的一个或多个用户交互作用或动作使压力清洗机系统在所述多个离散操作状态之间转变(108)。在一个说明性示例实施例中,并且参考图13,所述多个离散操作状态包括空闲状态110、就绪状态112、运行状态114、关闭状态116、故障状态118和事件状态120中的一个或多个。
根据说明性示例,空闲状态110可以定义或限定这样一种状态,在该状态中,控制模块被供电、执行一个或多个自测试、以及正在等待指示开始压力清洗机系统操作的意图的用户输入。例如,通过用户激活控制按钮或者通过电池的连接(例如,将电池插入电池接口),当控制模块第一次被开启时可以进入空闲状态110。在一个具体实施例中,可以使用单个多功能控制按钮,其可以例如根据控制模块所处的状态、控制按钮被按压的时间长度等来控制模块和/或压力清洗机系统的不同操作。将会理解,虽然提及了控制按钮,但是可以实现各种附加和/或替代的用户接口控制,包括但不限于各种开关、一系列按钮、触摸接口等。在初始加电时进入空闲状态110时,控制模块可以执行各种自测试以确保满足适当的操作条件。这种自测试可以包括但不限于确定处理器和硬件根据编程的要求进行操作的测试。可以提供控制模块处于空闲状态的用户可感知的指示,例如缓慢闪烁的蓝色LED。然而,将会理解,虽然结合该说明性示例实施例描述了用户可感知的指示的具体示例,但是可以利用各种附加的和/或替代的指示,包括但不限于不同颜色的LED、不同的LED闪烁图案、与要传达给用户的每条信息相关联的各个LED、图形显示器(例如,LCD显示器)、任何前述的组合、以及用于向用户传达信息的各种不同模式,这将容易理解的。
此外,在空闲状态中,处理器可以监测一个或多个系统特性,以确定控制模块是否可以转变(108)到另一操作状态。与空闲状态110和/或任何其它状态相关的各种系统特性的必要值和/或范围可以例如在由处理器执行的硬件/软件内以编程方式被定义或限定。例如,在空闲状态110中,控制模块可以监测(104)电池电压以确定电池是否处于用于压力清洗机系统的安全操作的适当充电状态。如果电池电压在适当范围之外,则控制模块可转变(108)到故障状态118。另外,控制模块可以评估流量传感器的损坏、缺陷或其他不期望的状况(例如,超出范围或没有施加到光学发射器的驱动电流或电压,以及超出来自光学接收器的输出的范围等)和可能性。如果流量传感器被确定为不正常工作,则控制模块可以转变(108)到故障状态。另外,控制模块可(例如,基于流量传感器的输出)确定是否检测到有通过流量泵的流动或流量,例如,有通过流量泵的流动或流量的情况可能是由于高压出口软管被断开或泄漏、高压杆被压下或有缺陷的触发器、有缺陷的或损坏的流量传感器等引起的。如果检测到流量或流动,则控制模块可转变(108)到就绪状态112(例如,如下所述),但发动机的自动启动可被禁止,直到检测到无流动状态。在插入电池时,控制模块可以确定如果控制按钮处于压下状态,例如,这可以指示控制按钮损坏或有缺陷,则控制模块可以转变(108)到故障状态118。在初始加电时(例如,通过插入电池),控制模块可以确定发动机是否在运行(例如,基于磁脉冲的检测)。如果发动机正在运行,则控制模块可关闭发动机,然后进入空闲状态110。此外,可以监测控制模块温度和电池温度两者以确定两者是否都在范围内。如果任一温度超出范围,则控制模块可转变(108)到故障状态118。在空闲状态110中,控制模块可使系统准备好操作,例如,通过(例如,经由阻风门致动器,诸如步进或伺服电机)打开阻风门以标定或指示用于发动机的后续操作的阻风门位置。从在空闲状态110内,控制模块可以响应于用户动作,如控制按钮的长按(例如,大于两秒,或其他预定时间段),转变(108)到就绪状态112。将理解,取决于期望的用户交互特征,可以执行用于转变到就绪状态的其他用户交互作用或动作。此外,在一些实施方式中,控制模块可以实施会话定时器。例如,如果在预定时间段(例如,30分钟或其他预定时间段)内没有检测到用户交互,则控制模块可以转变(108)到关闭状态116。
就绪状态112可以限定或定义一种状态,在该状态期间控制模块可以响应于接收到通过泵的流量或流动的指示而启动内燃机。当控制模块处于就绪状态112时,可以提供用户可感知的指示,例如持续点亮的绿色LED和持续点亮的蓝色LED。如上所述,可以实施其他合适的指示。在就绪状态112中,控制模块可以监控流量传感器用于确定流量或流动的存在,例如,这可能是由于用户压下压力清洗机枪的触发器而导致的,指示对来自压力清洗机的高压输出的需求。响应于检测到通过泵的流量或流动,控制模块可(例如,经由先前讨论的阻风门致动器)关闭阻风门并激励起动器以开始发动机的启动。控制模块还可以监测发动机转速(例如,经由磁脉冲)以识别在预定时间段内成功的发动机启动。在成功地启动发动机时,控制模块可以完全打开阻风门(例如,在预定时间段之后,在达到预定发动机温度时,或基于一个或多个其它参数和/或参数的组合)。在发动机成功启动时,控制模块可转变(108)到运行状态114。如前所述,在一些实施例中,控制模块可以在流量检测和起动发动机启动之间实施延迟,例如,用以允许流量传感器的校准和/或执行其它诊断。
在就绪状态112中,控制模块还可以监控控制按钮,例如用以识别用户交互作用或动作,如控制按钮的短按。在检测到控制按钮的短按后,控制模块可以转变(108)回到空闲状态110。控制模块可监测(104)电池电压以确保电池电压在用于安全地起动发动机的范围内。如果电池电压超出范围,则控制模块可转变(108)到故障状态118。类似地,控制模块可监测控制模块温度和电池温度以确保两者都在安全操作范围内。如果任一温度超出范围,则控制模块可转变(108)到故障状态118。此外,在就绪状态112中,控制模块可以实施会话定时器。如果控制模块在预定时间段(例如,30分钟或任何其它预定时间段)内未接收到对高压水的需求(例如,如可通过流量传感器检测到的流量所指示的),则控制模块可转变(108)到关闭状态116。
运行状态114可以限定或定义内燃机运行的状态。在一个实施例中,控制模块可提供运行状态的视觉可感知的指示,例如通过持续点亮的黄色LED、持续点亮的绿色LED和持续点亮的蓝色LED,和/或通过任何其它合适的指示模式提供这种视觉可感知的指示,如上文一般性讨论的。在运行状态114中,控制模块可监测(104)发动机的发动机转速。如果检测到发动机旋转,则只要检测到发动机旋转(例如,只要发动机具有合适的燃料供应),控制模块就可允许发动机继续运行,除非检测到发动机问题(例如,通过与发动机相关联的油位传感器检测到低油状态)。如果在起动器通电的预定时间内没有检测到高于阈值速度(这指示发动机的成功启动)的发动机旋转,则控制模块可使起动器断电预定等待时间段(例如,2秒,或任何其它合适的预定时间段)。在等待该时间段之后,控制模块可再次激励起动器以尝试启动发动机。如果第二次尝试启动发动机没有导致检测到的发动机转速高于预定阈值,则控制模块可再次使起动器断电。在一些实施例中,可进行预定次数的发动机启动尝试(例如,三次启动尝试,和/或任何其它合适的预定次数的启动尝试),例如,三次启动尝试,或任何其它预定次数的启动尝试。如果发动机在预定次数的启动尝试内没有成功启动,则控制模块可转变(108)到故障状态。另外,将会理解,在发动机启动期间可以监测其它系统特性,以确保压力清洗机系统的期望的和安全的操作。例如,可以监测(104)启动尝试期间起动器的电流消耗,以确保电流消耗不超过预定阈值(例如,140安培或任何其他预定阈值),该阈值可以指示锁定的转子状态等。这样,可以避免可能损坏电池和/或压力清洗机系统的其它部件的过大电流消耗。
此外,由于控制模块可监测(104)转速,如果转速一直停止(和/或以其它方式下降到预定阈值以下),则控制模块可转变(108)到故障状态118。例如,发动机停止可以指示发动机缺乏燃料,和/或以其他方式使发动机停止运行的状况。转变(108)到故障状态118可防止例如在补给燃料和/或其它故障检修活动期间无意地启动发动机,以确定发动机为何停止运行和/或在试图补救停止的发动机的原因期间。
在运行状态114中,控制模块可以监测(104)流量传感器以确定是否检测到通过泵的流量或流动。只要检测到流量或流动,就可以假定压力清洗机的高压输出是期望的。例如,当用户释放压力清洗机喷枪的触发器时,例如,指示当前不期望高压输出时,通过泵的流量或流动可以停止。在例如通过流量传感器检测到没有通过泵的流量或流动时,控制模块可以启动具有预定时间段的关闭发动机计时器。如果在关闭发动机时间计时器终止之前检测到流量或流动,计时器可以被重置,并且发动机可以继续运行。如果在关闭发动机时间计时器终止时没有检测到流量或流动,则控制模块可以关闭发动机,并且控制模块可以转变(108)到就绪状态112。另外,控制模块可以监控(104)控制按钮。如果检测到控制按钮的单次按压(或其他输入),则控制模块可以关闭发动机,并且转变(108)到就绪状态112。
关闭状态116可以限定或定义一种状态,在该状态期间控制模块不主动控制压力清洗机系统。在经过了未请求发动机启动的预定时间段时(例如,基于对通过泵的流量或流动的检测)后,控制模块可以转变(108)到关闭状态116。在关闭状态116中,可以关闭到控制模块的至少一部分的功率,例如以节省电池电量。在一些实施例中,可以关闭至处理器和检测电路的至少一部分的功率。另外,任何状态指示灯也可以关闭。根据各种实施例,为了退出关闭状态116,电池可以被移除并重新插入(例如,断开和重新连接),控制按钮可以被按压,和/或可以调用与控制模块的任何其他合适的交互作用或动作。
故障状态118可以定义或限定一种状态,在该状态期间控制模块已经检测到一个或多个测试的操作条件的故障。如上所述,控制模块可响应于检测到可指示用于操作发动机的自动启动的不安全和/或不合适的条件的各种系统特性而转变(108)到故障状态118。例如,控制模块可以响应于检测到电池电压低于预定阈值、检测到流量传感器有缺陷、检测到控制按钮在电池插入时被按下和/或有缺陷、检测到控制模块温度高于预定阈值、检测到电池温度高于预定阈值而转变(108)到故障状态118。各种附加的和/或替代的条件可使控制模块转变(108)到故障状态118。在一些实施例中,可以基于检测到的系统特性和/或检测到的系统特性的性质来提供用户可感知的指示,从而导致到故障状态118的转变。在一些实施例中,用户可以通过按下控制按钮达预定时间段和/或以预定顺序、通过移除和重新插入电池和/或经由其他合适的交互作用或动作来退出故障状态118。
事件状态120可定义或限定一种状态,在该状态期间控制模块已经识别一个或多个可操作的操作条件。例如,在压力清洗机系统的操作期间可能发生各种事件,这些事件可以被控制模块检测到并且可以是可操作的。例如,在压力清洗系统的操作期间,可以检测到发动机的意外停止(例如,不是控制模块由于停止发动机时间定时器的期满而关闭发动机)。例如,发动机可能耗尽燃料,发动机可能检测到低油位,或其他原因。作为检测到意外的发动机停止的结果,控制模块可转变(108)到故障状态118。在一些情况下,控制模块可以从就绪状态112检测发动机的硬启动。例如,在预定次数的启动尝试之后,发动机可能无法启动。在预定次数的启动尝试内的不成功启动时,控制模块可转变(108)到故障状态118。控制模块可以例如在启动尝试期间和/或当控制模块处于运行状态114时检测高于预定阈值的转速。这样,控制模块可确定发动机正在运行/正在运行。控制模块可以检测到电池电压低于预定阈值。作为安全预防措施,例如,为了确保将有足够的电压来执行适当的关闭序列,如果发动机正在运行,则控制模块可以关闭发动机。控制模块可转变(108)到故障状态118。控制模块可以保持在故障状态,直到插入具有高于预定阈值的电压的电池。如果在预定时间段(例如,30分钟或任何其它预定时间段)内没有采取动作,则控制模块可以转变(108)到关闭状态116。控制模块可以检测处于预定电压的电池电压,该预定电压指示电池被显著耗尽。控制模块可以在预定时间段(例如,3秒和/或任何其它预定时间段)内转变(108)到故障状态118,并且然后可以转变到关闭状态116。控制模块可检测到需要系统的维护,例如,由于在系统内检测到故障(例如,控制模块本身的问题、有缺陷的流量传感器、有缺陷的控制按钮等)和/或在激励起动器的预定时间段内(例如,在激励起动器的100毫秒内没有发动机旋转,和/或任何其它合适的预定时间段内)没有检测到发动机旋转(例如,与检测到发动机旋转相反,发动机旋转可能高于或可能不高于用于确定发动机已经启动/正在运行的阈值)。响应于检测到需要维修的事件,可能需要系统的完全重置,例如,通过移除和重新插入电池。这样,控制模块可转变(108)到故障状态118。如上所述,当检测到需要服务的事件时,故障状态可能需要系统的完全复位。在系统完全复位时,控制模块可以监视104各种系统特性,并且可以检测引起服务要求事件的条件是否已经被补救和/或引起服务要求事件的条件是否持续。
根据一些示例实施例,控制模块可以提供对通过泵的流量或流动的大致连续的监测(例如,经由流量传感器)。结合流量传感器的自校准操作,在一些实施例中,在发动机启动和发动机关闭操作期间(包括当发动机运行以检测可能引起发动机关闭的无流动状态时),控制模块能够可靠地识别何时请求高压分配以及何时不再请求高压分配。这样,在一些实施例中,控制模块能够提供可靠的控制,而不需要关于高压分配的其它输入(例如,监测分配流体的压力)。然而,在其他实施例中,其他这样的输入(例如,分配流体的压力)可以被控制模块利用,例如,作为附加的过程控制输入和/或与附加的安全特征结合,以改进压力清洗机系统的操作。
如上所述,在一些实施例中,压力清洗系统可以在不使用由控制模块提供的自动发动机启动能力的情况下操作。例如,当没有电池连接到控制模块和/或控制模块处于关闭或睡眠状态时,用户仍然可以以手动方式使用压力清洗机系统。例如,用户可以打开燃料源以及打开与发动机相关联的发动机停止开关。用户可以手动地设置阻风门,然后可以例如使用反冲起动器和/或使用手动致动的电起动(例如,通过按压起动器按钮或开关)来启动发动机。然后,用户可以使用压力清洗系统,其中发动机连续运行(即使在不需要高压输出时),直到用户手动关闭发动机。如上所述,如果发动机已经手动启动,并且具有高于预定阈值的电压的电池连接到控制模块,则控制模块可关闭发动机,并且可进入空闲状态110。
如上文一般性描述的,控制模块可以包括处理器,该处理器可以执行各种硬件/软件以控制压力清洗机系统的操作。处理器可接收各种输入,这些输入可由处理器解释,例如用于监测和/或检测系统特性等(例如,确定电池温度、电压和电流;确定转速和/或发动机的运行状态;确定流量传感器的输出等)。此外,处理器可以提供用于实现不同操作(例如,启动发动机、停止发动机、调节发动机节气门、调节到光学发射器的驱动功率、关闭控制模块的至少一部分等)的各种输出。处理器可以从一个或多个电路、组件和/或附加处理器(例如,其可以执行计算机程序指令)接收各种输入。类似地,处理器可以向一个或多个电路、组件和/或附加处理器(例如,其可以执行计算机程序指令)提供输出。为了便于描述,这样的附加电路、部件和/或附加处理器将一般被描述为由控制模块包括。然而,各种电路、部件和/或附加处理器可以完全包括在控制模块中(例如,包含在PCB 42上和/或通常容纳在控制模块壳体18中),可以部分地包括在控制模块中以及部分地位于控制模块外部(包括但不限于与泵、发动机起动器、流量传感器和/或压力清洗系统的框架或底架相关联),和/或可以完全位于控制模块外部。所有这些实施方式应当被理解为在本公开内被预期。此外,虽然以下示出和讨论了各种说明性示例电路和/或电路的部分,但是将认识到,可以以各种附加和/或替代方式来实现这样的电路的功能。因此,本公开并不意图受限于以下示出的示例实施例。
在以下描述中,参考相关附图讨论了可以包括在控制模块中和/或可以其它方式与控制模块交互的电路和/或部件的各种说明性示例实施例。在各个附图中,描绘了各种不同的电气部件,并且可以将其表示为具有相关联的值(例如,电阻值、电容值、部件标识等)。将了解,不同电气组件的所描绘的相关联值仅希望用于说明具体实例实施例的目的,且所描绘的电路及/或组件的原理及操作不希望限于此类相关联值。因此,具有与包括在所描述的说明性示例实施例中的那些值不同的关联值的电气部件可以适当地用于实现所述电路和/或部件的所描述的功能。因此,各种电气部件的所示关联值不应被解释为对本公开的限制。
如以上总体所述,控制模块可以被配置为感测连接到控制模块的电池的温度(例如,通过插入到电池接口中,和/或以其他方式与压力清洗机系统电学地和/或机械地连接)。例如,如果电池温度在预定范围之外等,则控制模块可以阻止起动器被通电。参考图14,示出了电池温度感测电路的说明性的示例性实施例。在说明性实施例中,电池感测电路可以利用包括在电池组中的热敏电阻器(例如,如可以意图用于在充电期间监测电池温度),然而,在其他实施例中,热敏电阻器(或其他温度敏感部件)可以位于电池附近和/或与电池接触。与所示电路一致,热敏电阻器可以被用于在使用(例如,放电)期间监测电池的温度,以确保电池温度保持在预定范围内。例如,起动发动机可以代表高电流汲取事件(例如,特别是对于相对较小的锂离子电池)。这样,在发动机起动期间,电池可能容易达到不期望的温度。其它条件可以类似地导致电池经历预定范围之外的温度。
如图14的示例性电路所示,内部电池组热敏电阻器与电池组正端子相关联。通过减去电池组两端的电压(由电池电压检测电路测量,如下所述)可以确定电池组热敏电阻器两端的电压,并且热敏电阻器电压由R56和R57的组合测量。通过热敏电阻器的电流与通过R57的电流相同。热敏电阻器两端的电压和通过热敏电阻器的电流被知晓。因此,热敏电阻器的电阻可以由处理器计算。在知晓热敏电阻器的电阻时,可以由处理器计算热敏电阻器的温度。此外,瞬态吸收器X7和X8可以在电池组插入和起动电机操作期间提供浪涌保护。由R54、Q19、R55、Q20、R58组成的电路可以允许电池组热敏电阻器感测电路被关闭以减小电池负载电流。该功能由来自处理器的信号“BATTERY-THERM-ENABLE”控制。当该信号为高时,处理器可以感测电池组温度。当该信号为低时,电池温度电路可以被置于低汲取状态(例如,在一些实施例中,可以小于5微安)。这样,当例如控制模块被关闭或处于睡眠模式时,电池感测电路不会显著地消耗电池。
控制模块还可以提供电源控制。通常,电源控制可以作为主电源开关操作。当该开关断开时,可以从电路中的任何其他事物移除公路,这可以在电池上提供非常低的公路汲取。参照图15,示出了电源控制电路的说明性示例。在所示的示例性电路中,当“BUTTON”为高(按下按钮)时,Q21接通,并使R63和C32的组合快速放电。对R63和C32放电将负电压(称为FET(场效应晶体管)源极引脚)置于Q17和Q18的栅极。负电压使这些晶体管导通并向电源电压调节器(下面描述)提供电池电压。当C32保持放电时,Q17和Q18将在按钮被释放之后暂时保持导通。处理器可以通过经由包括Q22和R64的电路的断定信号“POWER-LATCH-ENABLE”来保持C32放电(并且系统被加电)。控制模块可以由处理器断电,从而释放信号“POWER-LATCH-ENABLE”并允许C32充电达到电池电压,从而禁用FET的Q17和Q18。当C32在插入电池时放电时,Q17和Q18将导通,并向系统供电,从而允许处理器设置信号“POWER-LATCH-ENABLE”并保持系统通电。电阻器R70将在电池被移除之后对各个电源电容器和C32放电,以确保系统准备好下一次电池插入。在所示的示例中,当按钮被压下时,信号“BUTTON”通过R51和R62的组合从0伏上升到大约二分之一的电池电压。如果期望,该电压可以通过齐纳二极管Z4被限制到10伏。当“BUTTON”为高(按钮被按下)时,Q23导通,从而使信号“BUTTON-”变低。该信号可以被处理器使用以检测按钮已经被按下。齐纳Z2保护Q17和Q18的栅极不受过电压影响。如果期望,跳线JMP1可以迫使系统在固件调试期间保持加电。由R66、Q24和R67组成的电路可允许通过信号“BUTTON_LED”控制按钮内部LED。
根据一些实施例,C32可以是“粘性电容器(sticky capacitor)”。也就是说,当该电容器放电(电容器两端为零伏)时,主功率晶体管将导通(系统电源接通)。当该电容器被充电(接近电容器两端的电池电压)时,主功率晶体管将被断开(系统电源断开)。这可以允许系统通过管理粘性电容器两端的电压来控制电源。在示例性实施例中,电容器可能花费大约10毫秒来充电或者系统从接通状态进入断开状态,因此具有粘性名称。当电池插入到系统中时,电容器将处于放电状态。主功率晶体管可以立即导通,并且系统启动。当系统启动时,处理器可以发出信号“POWER-LATCH-ENABLE”(使电容器放电)以迫使系统保持开启。当电池已经插入并且系统关闭,并且控制按钮被按下时,粘性电容器可以快速放电并且系统启动。通过去除信号“POWER-LATCH-ENABLE”并使粘性电容器充电,可以关闭系统电源(主功率晶体管断开),从而切断主晶体管。可以通过轮询信号“BUTTON-”以确定启动期间按钮的状态来确定系统启动源(电池插入或按下按钮)。这可以允许不同的启动例程用于不同的启动条件。此外,在一些实施例中,主功率晶体管也可用于确保系统安全。如果检测到不安全的操作条件(例如,电池电流高)并且其它关机例程已经失效,则可以通过断开这些晶体管来移除系统功率以实现安全关机。
控制模块还可以提供一个或多个电源电路,以用于提供稳定的电压被调节的功率。例如,参考图16,示出了说明性示例性电源电路和电池电压感测电路。如图所示,由L1、R59和R60组成的电路可以允许微控制器通过信号“VOLTAGE_SENSE”感测电池组电压。L1可以提供改善的抗噪声性,例如在起动器运行期间。电压调节器VR2向各种机载系统提供+12伏。调节器输出电压由R52和R53的组合设定。二极管D20和D21在起动器电动机操作期间为调节器VR2提供改进的尖峰保护。瞬态吸收器X4保护电路板以免在+12V交流供电轨上发现的任何异常尖峰。电压调节器VR1向各种机载系统提供+5伏。瞬态吸收器X3保护电路板以免在+5V交流电供应轨上发现的任何异常尖峰。
如上所述,在本发明的一个方面,控制模块可以在检测到从压力清洗机排出高压(例如,通过泵的流量或流量,这可能由用户压下压力清洗机枪的触发器而产生)的需求时启动发动机。因此,控制模块可以包括用于将功率提供给发动机起动器以开始发动机的起动的起动器电动机接口。图17示出了起动器电动机接口的示例性实施例。当起动器操作被接合时,电流从电池通过电源控制器的Q17和Q18的组合(例如,图15中所示),然后通过被起动的电动机,经由Q16(图18中所示),然后通过RS1(图19中所示)并返回到电池。二极管D19可以在初始PWM操作(下面讨论)期间为起动器电动机提供再循环电流路径。在起动器电动机操作期间,瞬态吸收器X5和X6可以提供反馈尖峰保护。
如以上大体所述,在一些实施例中,控制模块可以给发动机起动器供电以起动发动机。当起动器被初始供电时,电流可能初始相对较高(例如,与起动过程中的稍后电流相比),例如,这是因为起动器和发动机部件的惯性和静摩擦被克服。此外,如大体所述,在一些实施例中,压力清洗机系统可以被配置为使用锂离子电池,在一些具体实施例中,锂离子电池可以具有相对较小的容量(例如,与通常用于发动机起动的电池相比),例如电动工具电池。因此,在一些说明性实施例中,控制模块可以包括一个或多个电路,所述一个或多个电路可以限制在起动操作的初始阶段期间提供给起动器的电流。例如,到起动器的功率可以作为脉宽调制(PWM)信号被提供,其中PWM信号的占空比可以被控制以控制提供给起动器的功率。例如,当起动器第一次被通电时,PWM信号可以具有第一占空比,并且随着时间的推移(例如,当起动器的电流消耗可能通常减小时),PWM信号的占空比可以增加(递增地和/或以步进的方式)。参考图18,示出了起动器PWM控制电路的说明性示例。与所示的示例性电路一致,信号“STARTER-PWM”可以由处理器生成。该信号可以是以1.0kHz(和/或任何其它适当的预定周期速率)运行的PWM信号。PWM信号可以允许在起动器操作的第一瞬间期间控制起动器器电动机电流。“STARTER-PWM”的占空比初始可以被设置为80%(和/或任何其他合适的预定占空比),并且在80毫秒(和/或任何其他合适的预定时间周期)内提前到100%(或任何其他合适的预定更高占空比)。这可以防止启动期间非常高的电池电流,这可以帮助保护电池和其他机载电路免受高电流。在所示的电路中,FET驱动器U3用于控制FET Q16的栅极导通/截止。所述FET驱动器U3提供高栅极充电/放电电流,同时防止高性能FET的反向转移副作用。栅极驱动电压可以是+12V,以确保FET Q16中的低导通电阻。R46、C25和Z1也可以帮助保护U3和Q16免受这些影响。
在一个实施例中,图15的电源控制电路的两个晶体管Q17和Q18连同Q16一起可以构成将起动器电动机连接到电池的两个串联开关。如果PWM控制电路失效(例如,Q16烧断),则电源电路的两个晶体管可快速关断(例如,大约几毫秒)。这样,Q16的失效和电源控制电路晶体管的最终关断状态可以防止随后的起动器通电。因此,可以极大地提高系统的安全性。Q16的状态可以至少部分地基于感测的电池电流(以下讨论)而获知。因此,如果电池上的电流消耗在非预期时间高于预定阈值,则处理器可以切断电源控制电路的两个晶体管,从而增加压力清洗机系统的安全性。因此,起动器PWM控制电路可以至少部分地保护电池免受较大的起动器电流消耗(例如,这可能会损坏电池、控制模块和/或起动器电动机,和/或以其他方式呈现潜在的不安全状况),同时允许相对较小的锂离子电池与压力清洗机系统一起使用以有效地起动发动机。
如上文总体所述,能够确定电池上的电流消耗(例如,在发动机起动器的运行期间,确定在意外时间的高电流消耗等)可能是重要的安全特征。例如,由起动器汲取的过高电流可以指示锁定转子状态,在该状态中起动器不能使发动机的曲轴旋转(例如,由于起动器线圈被短路、发动机卡住或被液压锁定、或起动器或发动机的其他损坏或与起动器或发动机相关联的故障)。这样,能够快速识别高于预定阈值(例如,140安培和/或任何其他合适的预定阈值)的电流消耗可以允许处理器例如经由起动器PWM控制电路或经由电源控制电路关闭到起动器的功率。然而,准确地测量PWM信号的电流通常是非常具有挑战性的,这是因为测量必须在PWM信号的接通状态期间发生,并且即使这样,接通状态也可能表示信号接通时的上升时变事件。
在示例性实施例中,可以通过以PWM信号的定时依次采样PWM信号的电流以在PWM信号的接通状态期间测量电流来克服测量PWM信号的电流的挑战。另外,在一些实施例中,在PWM信号的接通状态期间可以对电流进行过采样,并且峰值检测可以应用于确定实际最大电流汲取。例如,在发动机起动尝试期间,尤其是在起动器电动机启动的前100毫秒(和/或其它合适的初始时间间隔)期间,电池电流可能是或特别感兴趣的。起动器电动机PWM控制可以用于防止在起动器操作的前100毫秒期间过量的电池电流(如以上总体所述)。这使得测量起动器电动机电流变得困难,这是因为起动器电动机电流不是恒定的,而是具有斜坡/脉冲性质。在起动器电动机运行期间,可以每200微秒(和/或至少部分地基于PWM信号的周期率的其他合适的过采样率以提供显著大于PWM信号的周期率的采样率)对电池电流进行采样。通常,根据一些实施例,采样频率可以大于PWM信号的频率的大约三倍。例如,在以上说明性的示例性实施例中,采样频率可以是大约5kHz,而PWM信号的频率是1kHz。将会理解,可以利用其它采样频率。然后,该数据可以被传递到处理器的峰值检测例程中,并且可以重新保存大于给定起动器尝试的先前保存的值的任何值,并且可以丢弃小于先前保存的值的任何值。如果起动器电动机电流大于预设值,则起动尝试可以立即停止。可以保存起动器电动机电流峰值以便以后在诊断系统中使用。
参见图19,示出了电池电流感测电路的说明性的示例性实施例。在所示的电路中,感测电阻器RS1在起动器电动机运行时感测电流。RS1两端的电压通过放大器U4被感测和放大。信号“CURRENT-SENSE”可以由微控制器读取以测量起动器电动机电流。部件C21、C22、L2和L3可以为起动器电动机电流信号“CURRENT-SENSE”提供改进的噪声和一些尖峰滤波。测试点“CURRENT”可以允许实时起动器电动机电流的探测。
在一些实施例中,控制模块可以包括用于额外输入和/或输出的能力,例如,控制模块可以与压力清洗机系统的额外附件等一起使用。图20示出了备用输入/输出电路的说明性的示例性实施例,例如,所述备用输入/输出电路可以允许到其他部件或附件的输入和/或输出。如图所示,备用输入/输出电路可以被配置成提供两个备用输入和两个备用输出。在所示的电路中,部件X2、R2、OC2和R5可以提供隔离输入。相应地,部件X1、OC1、R1、Q1和R3可以提供隔离输出。
如上所述,控制模块可以检测和/或监测发动机的发动机速度,例如,以确定发动机当前是否在运转,来确定发动机是否已经起动等。在一些实施例中,可以使用曲柄传感器(例如,霍尔效应传感器)或其它合适的传感器。在一些实施例中,发动机速度可以至少部分地基于与发动机的火花塞的点火相关联的磁脉冲被确定和/或被监测。通常,磁电机初级侧电压的特征可以在于大的负脉冲(例如,-140V左右,尽管该值可以根据磁电机的设计而变化,但是这是在火花发生时),并且每当发动机使火花塞点火时,该负脉冲之前和之后为中等的正电压(例如,+20V左右至+30V左右,尽管该值可以根据磁电机的设计而变化),这在图21中被大致示出。参考图22,示出了磁电机RPM感测电路的说明性的示例性实施例。在所示的电路中,信号“MAGNETO-SENSE”可以通过由部件R33和C20组成的滤波器连接到发动机磁电机。部件R36、R24、C15可以提供对磁初级信号的额外的噪声滤波。二极管D10可以保护晶体管Q12的基极免受反向电压(例如,大的负脉冲被D10拒绝)。电阻器R40向晶体管Q12的基极提供轻微的正偏置,以用于额外的接地抗扰。晶体管Q12可以识别“MAGNETO-SENSE”信号的双正脉冲。该晶体管仍然可以在一定程度上响应于噪声,因此该晶体管的输出可以由R20/C14的组合被滤波。双正脉冲也可以由处理器内的固件/硬件被滤波。过窄或过宽的正脉冲可以被处理器拒绝。例如,处理器可以测量脉冲之间的时间,并且如果该时间太短或太长,则也拒绝该时间。正脉冲对之间的时间用于计算发动机RPM。例如,信号“RPM”在发动机火花塞每次点火时脉冲两次。处理器可以测量这些脉冲对之间的时间,以便计算发动机RPM。测试点“RPM”允许实时发动机RPM的探测。
在压力清洗机系统的操作期间,控制模块可以停止发动机(例如,出于安全原因和/或因为用户不再请求高压输出,例如,如由通过泵的无流动状态所指示的)。在一个说明性的示例性实施例中,控制模块可以通过磁电机切断控制电路来关闭发动机,如图23所示。在所示的电路中,可以通过使磁电机短路来关闭运行的发动机以防止火花传送到发动机。这可以通过启动来自处理器的信号“MAGNETO-KILL”来实现。发动机关闭控制或磁电机切断电路使用TRIAC、TRC1,以使磁电机初级短路并防止发动机火花塞点火。如通常所知的,通用且经济上可获得的TRIAC可能极难触发,特别是在象限2和4(栅极触发电流与主TRIAC电流相反地流动)中。通过使用光-TRIAC OC3来触发TRC1,可以获得两个益处。首先,栅极电流可以总是与主TRIAC TRC1电流在相同的方向(象限1和3)上,从而允许容易地触发。其次,光-TRIAC可以在控制模块中的磁电机(电噪声非常大)与低电压数字电子器件之间提供额外的隔离层。此外,光-TRIAC可代表用于有效地触发TRC1的相对较低成本的方法。当磁电机切断信号有效时,光-TRIAC OC3接通,主TRIAC TRC1被触发,并且磁电机被短路,从而防止发动机火花。例如,部件R38、OC3、Q11和R39可以向TRIAC TRC1提供同相栅极电流。如果OC3导通,则在正或负磁脉冲开始期间,通过R37将栅极电流提供给TRIAC。一旦TRC1被触发,TRC1将在该正或负脉冲的持续时间内保持接通,从而有效地使磁电机短路并防止发动机运行。可通过滤波器C20和R33以及TRIAC TRC1的非常高的dv/dt比率(例如>200v/uS)防止TRC1错误触发dv/dt。R33还在磁电机关闭期间提供一些峰值电流限制。
如上所述,例如,参考流量传感器校准模块,可以至少部分地控制到光学发射器的驱动电流,以实现来自光学接收器的期望输出和/或输出范围。参照图24,示出了流量传感器LED电流控制电路的说明性实施例,所述流量传感器LED电流控制电路可以允许光学发射器的电流被控制。与所示的示例性电路一致,施加到光学发射器的驱动电流可以由被处理器运行的固件/软件算法控制。另外,该电路可以提供各种安全优点。例如,电路可以获取信号“FLOW-CATHODE-SENSE”并且可以检查光学发射器(例如,所述光学发射器可以包括LED)两端的电压以确保所述电压是适当的(例如,在预定范围内)。这样,信号“FLOW-CATHODE-SENSE”可以允许确定到流量传感器的损坏的电缆。例如,如果到光学发射器的预期驱动电压是1.5伏,则大于0.5伏的电压变化可以指示电缆或部件问题。将理解,指定的驱动电压和方差阈值仅用于示例性目的,并且可以利用任何合适的驱动电压和方差范围,并且驱动电压可以是不对称的(例如,可以利用不同的低方差和高方差)。另外,通过为光学发射器设置期望的驱动电流,并且实际感测光学发射器所经历的驱动电流,任何差异(在阈值范围之外)可以指示与流量传感器和/或流量传感器电流控制电路相关联的电缆和/或部件的问题。根据各种实施例,可以连续地和/或间歇地(例如,每5毫秒和/或任何其它适当的预定时间间隔)评估到光学发射器的驱动电流。如同控制模块的任何方面的任何其它检测到的问题或非预期状态一样,这种检测到的可能问题可能会导致控制模块进行动作(例如,经由处理器运行的硬件和/或固件/软件),例如转变到故障状态、关闭发动机、关闭控制模块等。应当理解,控制模块所采取的动作可以根据所检测到的可能问题的性质而变化。
具体参考图24的示例性流量传感器LED电流控制电路,流量传感器LED电流可以由信号“FLOW-LED-PWM”设定。该PWM信号由处理器生成。在特定的说明性示例中,PWM信号可以具有2.0kHz的频率,然而可利用任何合适的频率。该信号的占空比由滤波器R12、R13和C8转换为DC电压。该电压可以与由R14两端的电压生成的实际流量传感器LED电流进行比较。如果LED电流太低,则运算放大器U2-A将提高其输出电压,或者如果LED电流太高,则运算放大器U2-A将降低其输出电压。如果晶体管Q2的栅极电压升高,则晶体管Q2将升高其源极/漏极电流,并因此升高流量传感器LED电流。这样,LED电流可以保持仅与信号“FLOW-LED-PWM”的占空比成正比。
如上总体所述,处理器可以通过信号“FLOW-CATHODE-SENSE”读取流量传感器LED两端的电压,并且处理器可以通过信号“FLOW-CURRENT-SENSE”读取通过流量传感器LED的电流。这些信号可以用于检测有故障的流量传感器LED或到流量传感器LED的电缆故障。部件R18、C12、D9和D8可以为流量传感器LED电流电路提供额外的噪声和尖峰保护。
同样如前所述,流量传感器的光学接收器的输出可以被监控,例如以确定通过流量传感器的流动状态或非流动状态。另外,该输出可以被评估以确定例如通过流量传感器的光学路径的劣化、通过流量传感器的浑浊的水、与流量传感器相关联的任何部件(例如,与控制到光学发射器的驱动功率相关联的部件和/或与接收和/或分析光学接收器的输出相关联的部件等)的劣化。参考图25,示出了流量传感器光电晶体管电流感测电路的说明性的示例性实施例(例如,与作为光学接收器的光电晶体管一起使用)。与所描述的电路一致,通过流量传感器光电晶体管的电流可以与其接收的光成比例,并因此指示流量。流量传感器光电晶体管电流可以通过电阻器R19被感测。该信号最初被电容器C13滤波。R19两端的电压由运算放大器U2-B被放大。电阻器R11和R15提供固定增益(例如,在示例性实施例中为2,但是可以使用其它合适的增益因子),并且电容器C9提供用于流量传感器信号的额外的信号滤波。处理器可以通过读取信号“FLOW-SENSE”来对流量传感器光电晶体管电流进行采样。部件R17、C11、D7和D6可以为流量传感器光电晶体管感测电路提供额外的噪声和尖峰保护。测试点“FLOW”可以允许实时流量传感器操作的探测。
在一些实施例中,控制模块可以被配置为例如经由能够调节发动机的节气门的控制致动器(例如,步进马达、伺服马达或其他合适的致动器)来控制发动机的发动机速度。此外,在一些实施例中,控制模块可以结合感测发动机速度来调节节气门以实现期望的发动机速度。因此,在一些实施例中,控制模块可以提供数字节气门控制和/或数字控制管理。在一些实施例中,可以基于压力清洗机系统的操作模式来控制发动机速度。例如,当泵是正排量泵时,发动机速度可以增加以增加通过泵的流速,并且可以减小以降低流速。此外,控制节气门可以用于提高总体的用户体验。例如,当用户没有请求高压水时(例如,因为用户没有压下喷枪的触发器,所以没有通过泵的流量),但是发动机正在运行时,发动机可以被节流,这可以降低燃料消耗、降低噪声并且降低排气产生。
参照图26,示出了节气门步进电机控制电路的说明性的示例性实施例,例如,所述节气门步进电机控制电路可以用于节气门致动器是步进电机的实施例中。在所示的电路中,节气门步进电机控制电路由4个相同相位的驱动器A、B、C和D组成。处理器可以顺序地启动4个相位,以通过信号“THROTTLE-A”、“THROTTLE-B”、“THROTTLE-C”、和“THROTTLE-D”使步进电机顺时针或逆时针旋转。每个相位都可以由单独的晶体管Q3-Q6控制,当晶体管导通时,电流从+12V电源流经步进电机相绕组,然后流经控制晶体管。为每个步进电机相位绕组提供再循环二极管D11-D14以防止返回尖峰。电源滤波可以由电容器C16和C17提供。在一个实施例中,相位循环时间是5毫秒,然而,可以利用任何合适的预定循环时间。
作为发动机起动操作的一部分,控制模块可以调节发动机的阻风门的位置。以与节气门控制类似的方式,可以使用各种致动器来调节阻风门的位置,例如步进电机、伺服电机、螺线管等。在一个说明性的示例性实施例中,控制模块可以使用步进电机来调节阻风门的位置。根据这样的实施例,步进电机可以由如图27的示例性电路中所示的扼流步进电机控制电路控制。通常,所示的电路、扼流步进电机控制电路由4个相同的相位驱动器A、B、C和D组成。处理器可以顺序地启动4个相位以通过信号“CHOKE-A”、“CHOKE-B”、“CHOKE-C”、和“CHOKE-D”使步进电机顺时针或逆时针旋转。每个相位可以由单独的晶体管Q7-Q10控制,当晶体管导通时,电流从+12V电源流经步进电机相位绕组,然后流经控制晶体管。可以为每个步进电机相位绕组提供再循环二极管D15-D18以防止返回尖峰。电源滤波可以由电容器C18和C19提供。相位循环时间可以是5毫秒,然而,可以利用任何合适的预定循环时间。
在一些实施例中,控制模块可以被配置为感测控制模块内的各种内部活动或状态。例如,参照图28,控制模块可以包括系统支持电路。部分地,系统支持电路可以监控控制模块的12伏轨道上的电压以确保存在适当的电压。在12伏轨道的电压超出范围的情况下,控制模块可以例如进入故障状态、禁用压力清洗机系统的某些功能、关闭控制模块等。在图28的示例电路中,部件R68、R69和C35允许处理器感测+12伏电源电平。在一些实施例中,控制模块还可以监控控制模块的温度(例如,在控制模块壳体18内的PCB 42的温度,或者与控制模块相邻的温度)。类似于12伏轨道感测,在控制模块的温度超出范围的情况下,控制模块可以例如进入故障状态,禁用压力清洗机系统的某些功能,关闭控制模块等。在示例性系统支持电路中,部件R10、TH1和C7允许处理器感测机载热敏电阻器TH1以确定PCB温度。此外,在一些实施例中,系统支持电路可以监控外部参考电压。例如,在图28所示的电路中,部件R9、REF1和C6可以允许处理器感测机载2.500伏参考的精度。该参考电压可以由固件/软件针对处理器内部参考电压来检查以确保功能性。在外参考电压超出范围的情况下,控制模块超出范围,控制模块例如进入故障状态,禁用压力清洗机系统的某些功能,关闭控制模块等。可以理解,虽然说明性的示例性系统支持电路被构造成感测12伏轨道电压、控制模块温度和外部参考电压,但是在一些实施例中,每个功能都可以由单独的电路提供。
在一些实施例中,压力清洗机系统可以配备有一个或多个倾斜传感器。倾斜传感器可以确定压力清洗机系统的绝对倾斜角度和/或可以确定压力清洗机系统是否倾斜超过预定阈值倾斜角度。例如,在说明性的示例性实施例中,控制模块可以包括布置在压力清洗机系统的X-Y轴上(例如,在水平轴上)的两个倾斜传感器,所述倾斜传感器可以指示压力清洗机是否例如由于被倾翻而倾斜超过45度(和/或任何其他合适的预定阈值角度)。应当理解,如果压力清洗机系统倾斜超过阈值角度,则压力清洗机的操作安全。如果检测到超过阈值角度的倾斜角度,则控制模块可以例如防止发动机起动、可以进入故障状态和/或采取其它动作。参照图29,示出了倾斜传感器电路的说明性的示例性实施例。如图所示,示例性倾斜传感器电路可以包括两个倾斜传感器,所述倾斜传感器可以提供指示倾斜角度和/或倾斜角度是否超过预定阈值的输出。
众所周知,倾斜传感器可能易受振动的影响。例如,过度振动可能会使倾斜传感器易于提供不准确的和/或错误的倾斜角度指示。例如,当发动机运行时,可能发生这种振动。因此,在实施例中,当发动机运行时,处理器可以忽略倾斜传感器输入(和/或可以关闭倾斜传感器电路)。这样,当发动机运行时,处理器可能不作用于或不处理(和/或可能不接收)来自倾斜传感器的信号,并且来自倾斜传感器的倾斜角度指示可能不可靠。当发动机停止运行时,处理器启用倾斜传感器(例如,可监控和/或接收来自倾斜传感器的倾斜角度指示)。与这种实施方式一致,可以有效地利用经济的倾斜传感器,例如,所述倾斜传感器可以不需要容忍例如当发动机运行时可能发生的振动。以这种方式,当来自倾斜传感器的倾斜指示可能是可靠时,处理器可以隔离时间/条件,从而克服倾斜传感器的限制。在发动机运行期间压力清洗机系统翻倒的情况下,发动机的流量传感器和油位传感器中的一个或多个可以检测到故障状况,并且因此可以至少最小化当压力清洗机系统翻倒时发动机可以继续运行的时间量。另外,在一些实施例中,倾斜传感器可以安装在PCB 42上。在这种配置中,倾斜传感器可以定位在发动机的传动系和流体泵上方。因此,倾斜传感器可以定位在压力清洗机系统的两个最重的部件之间,这可以提供压力清洗机系统的重心的优化。
参考图30,在实施例中,控制模块可以包括调试编程诊断接口。例如,在所示的接口中,连接器J2为处理器和系统固件/软件提供调试、编程和诊断接口。二极管D2-D5可以为该接口提供改进的尖峰保护。当控制模块第一次被加电时,部件R8和C5可以提供扩展的系统复位脉冲。
参照图31,在一些实施例中,控制模块可以包括系统测试输出。例如,系统测试输出可以包括LED,所述LED可以向用户(和/或技术人员)提供固件/软件的状态的可察觉的指示。在这方面上,系统测试输出可以用作健康灯,当固件/软件正常运行时,该健康灯可以被点亮。在一个示例性实施例中,LED可以在分析周期(例如固件/软件自诊断例程)开始时开启,并且可以在分析周期结束时关闭。在实施例中,分析周期可以每5毫秒(和/或任何其他预定时间间隔)发生。因此,如果LED被明亮地点亮,则可以推断出问题(例如,因为其可以指示分析周期不能完成)。类似地,如果LED没有被点亮,则可以推断出了问题(例如,因为这可能指示处理器没有根据预定时间段正确地进入分析周期)。在所示的示例性电路中,部件R6和LED1提供控制模块正常运行的视觉指示。标记为“TEST”的点提供与处理器固件/软件执行成比例的200Hz PWM占空比输出(和/或其它适当的预定占空比输出)。当该信号为高时,处理器执行固件/软件代码。当该信号为低时,固件/软件等待下一个定时器中断。
如上文总体所述,控制模块可以包括一个或多个用户界面指示器,所述用户界面指示器可以提供压力清洗机系统的状态、压力清洗机系统的运行状态和/或关于压力清洗机系统和/或控制模块的其他信息的用户可感知的指示。用户界面指示器可以包括但不限于:可以改变颜色以提供不同指示的单个LED、可以以不同速率闪烁(包括保持连续点亮)以提供不同指示的单个LED、可以单独地、以限定的组和/或共同地与不同指示器相关联的多个LED(具有相同颜色和/或不同颜色)、可以提供各种指示的LCD显示器等。参看图32,在特定的说明性实施例中,控制模块可以包括具有不同颜色且能够以不同速率闪烁(包括保持连续点亮)以提供不同指示的三个LED。例如,部件LED2、LED3和LED4可以向用户提供系统状态的各种指示。绿色LED2可以提供空闲相对于运行状态的指示。黄色LED3可以提供流量传感器状态的指示。红色LED4可提供故障状态的指示。这些LED可以由晶体管Q13、Q14和Q15驱动。此外,LED可以完全地和/或至少部分地处于处理器固件/软件的控制下。这样,可以以编程的方式限定由LED提供的行为和指示。
在以上描述中,已经讨论了各种操作,包括说明性的示例性定时值、尝试值等。这样的值的示例可以包括但不限于:在检测通过泵的流量与发动机起动的开始之间的延迟、与流量传感器的校准相关联的多个历史测量/操作循环、光学接收器的输出的采样率、用于增加到光学发射器的驱动功率的间隔、与流量传感器相关联的电流和电压值和/或范围、用于实现控制模块的不同操作和/或动作的控制按钮按压时间、控制模块进入睡眠或关闭状态的时间延迟、在进入故障模式之前的尝试起动的次数、在连续尝试起动之间的时间、在检测到无流量和发动机关闭之间的时间、在确定起动失败之前起动器被通电的时间、在起动操作期间起动器PWM占空比增加的时间、起动器PWM信号的初始和最终占空比、起动器PWM信号的占空比频率、起动器电流的采样频率等。应当理解,任何和所有这些公开的值以及任何另外的公开的值是出于说明的目的而阐述的,并且不旨在作为本公开的限制,这是因为可以利用其他合适的值。此外,可以根据需要和/或期望来限定和/或实施这样的值。这些值可以例如以固件/软件、硬件等来定义,并且可以根据偏好、需要和/或系统规格而变化。
虽然本文已经描述了包括特征和特征组合的各种实施例,但是将理解的是,可以提供与本公开一致的压力清洗机系统,所述压力清洗机系统结合了在许多实施例中描述的元件和特征的各种组合,和/或可以结合额外的和/或替代的元件和特征和/或元件和特征的组合。因此,实施例应当被理解为描述本公开的可能的特征、目的和优点,并且仅用于说明性目的。此外,如本领域技术人员将理解的,本公开的元件、特征和概念易于修改和变化。因此,本发明的范围不应被解释为限于所描述的任何实施例,而是仅由所附权利要求限定。
Claims (35)
1.一种压力清洗机系统,包括:
流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口;
流量传感器,所述流量传感器与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通;
内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通;和
控制模块,所述控制模块安装到所述流体泵,所述控制模块被配置成接收通过所述流体泵的流量的指示,并且当所述内燃机不运行时,响应于接收到通过所述流体泵的流量的所述指示而控制所述内燃机的起动操作以起动所述内燃机,其中,所述控制模块包括处理器和与所述处理器连接的存储器,所述处理器被配置成执行计算机程序代码,所述计算机程序代码包括用于以下操作的指令:
监控一个或多个系统特性;
限定所述压力清洗机系统的多个离散操作状态;以及
至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个以及与所述压力清洗机系统交互的一个或多个用户交互作用,使所述压力清洗机系统在所述多个离散操作状态之间转变。
2.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块通过一个或多个振动隔离构件安装到所述流体泵。
3.如权利要求2所述的压力清洗机系统,其中,所述一个或多个振动隔离构件包括相应的橡胶衬套和压缩套筒,所述橡胶衬套沿着所述橡胶衬套的外部附接到控制模块安装支架,所述压缩套筒延伸穿过所述橡胶衬套的大致中心部分以用于容纳将所述控制模块安装支架固定到所述流体泵的紧固件。
4.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块设置在控制模块壳体的空腔内,所述控制模块壳体还包括电池接口,所述电池接口用于将电池能够移除地机械联接到所述控制模块壳体,并用于将所述电池能够移除地电连接到所述控制模块。
5.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述流量传感器包括:
传感器室,所述传感器室具有与所述传感器室的下部区域相关联的流体入口和与所述传感器室的上部区域相关联的流体出口,以限定通过所述传感器室的流体路径;
阻挡元件,所述阻挡元件设置在所述传感器室内,所述阻挡元件在无流动状态下邻近所述传感器室的所述下部区域安置,并且在流体流动通过所述传感器室期间朝向所述传感器室的所述上部区域升高;和
感测组件,所述感测组件包括光学发射器和光学接收器,所述光学发射器和光学接收器限定通过所述传感器室的光路,所述阻挡元件在所述无流动状态下至少部分地阻挡所述光路,并且在流体流动通过所述传感器室期间,所述阻挡元件至少部分地位于所述光路外部。
6.如权利要求5所述的压力清洗机系统,其中,所述传感器室的所述上部区域包括用于在流体流动通过所述传感器室期间促进流体通过所述流体出口的一个或多个通道。
7.如权利要求5所述的压力清洗机系统,其中,所述阻挡元件具有在1.09到1.20之间的比重。
8.如权利要求5所述的压力清洗机系统,还包括传感器校准模块,所述传感器校准模块被配置为:
将功率提供给所述光学发射器,使所述光学发射器基于所述功率生成光学信号;
响应于接收到所述光学信号,测量所述光学接收器的输出;以及
调节到所述光学发射器的所述功率,以使得所述光学接收器的输出具有预定阈值和预定阈值范围中的一种或多种。
9.如权利要求8所述的压力清洗机系统,其中,所述传感器校准模块被配置成响应于接收到所述光学信号,至少部分地基于所述光学接收器的历史测量到的输出,调节到所述光学发射器的功率。
10.如权利要求8所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块包括所述传感器校准模块。
11.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述一个或多个系统特性包括以下所述中的一个或多个:
通过所述流量传感器的流量;
所述内燃机的发动机转速;
与所述控制模块连接的电池的电池电压;
与所述控制模块连接的所述电池的电池电流;
所述控制模块的环境温度;以及
与所述控制模块连接的所述电池的温度。
12.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述多个离散操作状态包括以下所述中的一个或多个:
空闲状态;
就绪状态;
运行状态;
关闭状态;
故障状态;以及
事件状态。
13.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述空闲状态限定一种状态,在所述状态期间,所述控制模块被供电,一个或多个自测试被执行,并且等待用户输入,该用户输入指示用于开始所述压力清洗机系统的操作的意图。
14.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述就绪状态限定所述控制模块响应于接收到通过所述流体泵的流量的指示而能够起动所述内燃机的状态。
15.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述运行状态限定所述内燃机正在运行的状态。
16.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述关闭状态限定所述控制模块未主动控制所述压力清洗机系统的状态。
17.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述故障状态限定所述控制模块已经检测到一个或多个被测试操作条件的故障的状态。
18.如权利要求12所述的压力清洗机系统,其中,所述事件状态限定所述控制模块已经识别出一个或多个可操作的操作条件的状态。
19.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块进一步被配置成:
在第一时间段期间将功率作为具有第一占空比的脉宽调制信号提供给与所述内燃机相关联的起动器;以及
在第二时间段期间将功率作为具有第二占空比的脉宽调制信号提供给所述起动器,所述第二占空比大于所述第一占空比,并且所述第二时间段在所述第一时间段之后。
20.如权利要求19所述的压力清洗机系统,其中,以脉宽调制的第二占空比提供所述功率包括在一段时间内以递增的方式增加所述第一占空比直到达到第二占空比为止。
21.如权利要求19所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块还被配置为在所述第一时间段和所述第二时间段中的一个或多个期间测量提供给所述起动器的所述功率的电流,测量所述功率的电流包括:
以大于所述脉宽调制信号的循环速率的采样频率对提供给所述起动器的功率的电流进行采样;
存储所述电流的样本;
以迭代的方式将所述电流的后续样本与所述电流的所存储的样本进行比较;以及
如果所述电流的后续样本大于所述电流的所存储的样本,则存储所述电流的后续样本并丢弃所述电流的较早样本。
22.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块包括倾斜传感器,并且所述控制模块被配置为:
确定所述内燃机是否正在运行;
当所述内燃机正在运行时,禁用所述倾斜传感器;以及
当所述内燃机未运行时,启用所述倾斜传感器;
其中所述控制模块还被配置为响应于所述倾斜传感器检测到大于预定阈值的倾斜角度而阻止所述内燃机的起动。
23.如权利要求22所述的压力清洗机系统,其中:
禁用所述倾斜传感器包括不对来自所述倾斜传感器的信号进行动作和使所述倾斜传感器断电中的一种或多种;以及
启用所述倾斜传感器包括对来自所述倾斜传感器的信号进行动作和对所述倾斜传感器供电中的一种或多种。
24.如权利要求1所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块包括:
发动机关闭模块,所述发动机关闭模块被配置成响应于来自所述控制模块的处理器的信号而使所述内燃机从运行状态停止,所述发动机关闭模块包括:
TRIAC,所述TRIAC与所述内燃机的磁电机耦合,以在所述TRIAC被触发时使所述磁电机短路以接地;和
光TRIAC,所述光TRIAC被配置为响应于从所述处理器接收到所述信号而触发所述TRIAC。
25.一种压力清洗机系统,包括:
流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口;
流量传感器,所述流量传感器包括:
传感器室,所述传感器室与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通;
光学发射器和光学接收器,所述光学发射器和所述光学接收器限定通过所述传感器室的光路;以及
阻挡元件,所述阻挡元件被配置为在没有流体流动通过所述传感器室的情况下至少部分地被设置在所述光路内,而在流体流动通过所述传感器室期间从所述光路被至少部分地移除;
内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通;以及
控制模块,所述控制模块通过一个或多个振动隔离构件安装到所述流体泵,所述控制模块被配置成:
当所述阻挡元件从所述光路被至少部分地移除时,从所述光学接收器接收流量信号;以及
当所述内燃机未运行时,响应于接收到所述流量信号启动所述内燃机的起动操作。
26.如权利要求25所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块还被配置为:
将功率提供给所述光学发射器,使所述光学发射器至少部分地基于所述功率生成光学信号;
响应于接收到所述光学信号,测量所述光学接收器的输出;以及
调节到所述光学发射器的所述功率,以使得所述光学接收器的输出在预定范围内。
27.如权利要求25所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块被配置为当所述内燃机正在运行时,在不再接收到所述流量信号之后过去预定时间时关闭所述内燃机。
28.如权利要求25所述的压力清洗机系统,其中,启动所述内燃机的所述起动操作包括:
在第一时间将功率作为具有第一占空比的脉宽调制信号提供给与内燃机相关联的起动器;以及
在第二时间以递增的方式增加所述脉宽调制信号的占空比以获得第二占空比,所述第二时间在所述第一时间之后。
29.如权利要求25所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块包括倾斜传感器,并且所述控制模块被配置为:
确定所述内燃机是否正在运行;
当所述内燃机正在运行时,禁用所述倾斜传感器;以及
当所述内燃机未运行时,启用所述倾斜传感器;
其中所述控制模块还被配置为响应于所述倾斜传感器检测到大于预定阈值的倾斜角度而阻止所述内燃机的起动。
30.如权利要求25所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块包括:
处理器和与所述处理器连接的存储器,所述处理器被配置为执行计算机程序指令,所述计算机程序指令用于:
监控一个或多个系统特性;
限定所述压力清洗机系统的多个离散操作状态;以及
至少部分地基于所述一个或多个系统特性中的一个或多个,在所述多个离散操作状态之间转变。
31.一种压力清洗机系统,包括:
流体泵,所述流体泵具有流体入口和流体出口;
流量传感器,所述流量传感器与所述流体入口和所述流体出口中的一个流体连通;
内燃机,所述内燃机以驱动方式与所述流体泵连通;
控制模块,所述控制模块安装到所述流体泵,所述控制模块配置成接收通过所述流体泵的流量的指示,并且当所述内燃机未运行时,响应于接收到通过所述流体泵的流量的所述指示而控制所述内燃机的起动操作以起动所述内燃机,其中,控制所述内燃机的起动操作包括:
在第一时间段期间将功率作为具有第一占空比的脉宽调制信号提供给与所述内燃机相关联的起动器;以及
在第二时间段期间将功率作为具有第二占空比的脉宽调制信号提供给所述起动器,所述第二占空比大于所述第一占空比,并且所述第二时间段在所述第一时间段之后;和
安装平台,所述安装平台安装到所述压力清洗机系统的一个或多个部件,所述安装平台至少部分地限定电池容纳器,并且所述控制模块安装到所述安装平台。
32.如权利要求31所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块通过所述安装平台与所述电池至少部分地隔开。
33.如权利要求31所述的压力清洗机系统,其中,所述安装平台被安装到所述流体泵、所述内燃机、压力清洗机底架、压力清洗机壳体和压力清洗机拖车中的一个或多个。
34.如权利要求31所述的压力清洗机系统,其中,所述控制模块被配置为经由一个或多个电导体与所述电池电连接。
35.如权利要求31所述的压力清洗机系统,其中,所述电池容纳器被配置用于能够移除地保持电池。
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