CN112676228B - 一种具有软启动功能的高压清洗机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压清洗机技术领域，尤其涉及一种具有软启动功能的高压清洗机，包括：PCB板的第一输入端连接一外接电源，PCB板的输出端连接电机的输入端，PCB板包括：检测模块，用于检测电机的输入电压；当电机启动或停止一次时，电机的输入电压产生一个相应的脉冲；当检测模块在一预设时间检测到两个脉冲，则产生一波动信号，PCB板根据波动信号切换电机的工作电压；软启动模块的输出端连接PCB板的输出端，用于控制电机的启动电压，以使启动电压从零电压以一预设函数关系逐渐上升至工作电压。有益效果：使电机的启动电流平缓的上升，减小对电机的冲击，提升其使用寿命；并对高压清洗机的控制方法进行了优化，调节档位的方式更简便。

Description

一种具有软启动功能的高压清洗机及控制方法

技术领域

本发明涉及高压清洗机技术领域，尤其涉及一种具有软启动功能的高压清洗机及其控制方法。

背景技术

高压清洗机是一种使用高压水柱来冲洗物体表面的清洁设备，它能将污垢剥离并冲走，达到清洗物体表面的目的，高压清洗也是世界公认最科学、经济、环保的清洁方式之一。成本低、效率高，不污染环境、不损坏被清洗物是它的优点，所以其应用也越来越广泛。

现有的高压清洗机还存在以下问题：(1)清洗枪通过压力反馈，触发高压清洗机内部的控制芯片，实现泵的工作和停机，如果使用者要调整高压清洗机的档位，需要回到主机旁边进行手动调整，或者使用清洗枪配备的遥控器，实现档位切换；(2)高压清洗机的电机启动速度快，启动电流大，对电机的冲击大，碳刷磨损快，使用寿命短。

因此，针对现有高压清洗机存在的问题，本发明提供一种具有软启动功能的高压清洗机及控制方法，使电机的启动电流平缓的上升，减小对电机的冲击，提升其使用寿命；并对高压清洗机的控制方法进行了优化，调节档位的方式更简便。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种具有软启动功能的高压清洗机及控制方法。

具体技术方案如下：

本发明一种具有软启动功能的高压清洗机，包括一主机和一清洗枪，所述主机的出水口通过一输水管与所述清洗枪的进水口连接，所述清洗枪上设有一扳机开关，用于对所述高压清洗机进行启停控制；

所述主机包括一增压泵，所述增压泵的输入端连接一电机的输出端，所述增压泵由所述电机驱动；

所述扳机开关连接一微动开关，所述微动开关连接在外部电源和所述电机之间，操作人员通过操作所述扳机开关来控制所述微动开关的工作状态，从而控制所述电机与所述外部电源之间的线路通断；

所述高压清洗机还包括一PCB板，所述PCB板的第一输入端连接一外部电源，所述PCB板的输出端连接所述电机的输入端；

所述PCB板包括：

一检测模块，所述检测模块的输入端作为所述PCB板的第二输入端连接于所述电机的输入端，用于检测所述电机的输入电压；

当所述电机启动或停止一次时，所述电机的所述输入电压产生一个相应的脉冲；以及

当所述检测模块在一预设时间检测到两个所述脉冲，则所述检测模块产生一波动信号，所述PCB板根据所述波动信号切换所述电机的工作电压；

一软启动模块，所述软启动模块的输出端连接所述PCB板的输出端，用于控制所述电机的启动电压，以使所述启动电压从零电压以一预设函数关系逐渐上升至所述工作电压；

所述清洗枪内设有一进水管和一出水管，所述进水管和所述出水管之间设有一控制阀；

所述扳机开关包括：

一主扳机和一副扳机平行设置于所述高压水枪的枪托内；

所述主扳机的一端连接所述控制阀的阀杆，所述主板机的另一端通过一旋转支点连接所述副扳机；

所述旋转支点背向所述副扳机的一端包括一具有弧度的第一卡点；

一带有弹簧的第二卡点，设置于所述枪托内，当按下所述主扳机时，连动所述副扳机，所述副扳机会推动所述第一卡点向下移动，以使所述第一卡点卡于带有弹簧的所述第二卡点上。

优选的，所述PCB板包括：

一单片机，包括八个引脚；

所述单片机的第一引脚连接电源端，用于给所述单片机供电；

所述单片机的第二引脚和第三引脚连接一双向可控硅的栅极，用于给所述双向可控硅的栅极提供控制电流，以控制所述双向可控硅的输出电压；

所述双向可控硅的输入端连接一外部电源的第一输入端，所述双向可控硅的输出端连接所述电机的第一输入端，所述外部电源的第二输入端通过一微动开关连接所述电机的第二输入端；

所述单片机的第四引脚连接于所述微动开关与所述外部电源的第二输入端之间，用于检测所述外部电源的输出电压；

所述单片机的第五引脚为空脚；

所述单片机的第六引脚连接于所述双向可控硅的输出端与所述电机的第一输入端之间，用于检测所述双向可控硅的输出电压；

所述单片机的第七引脚连接一热敏电阻，用于检测所述单片机的工作温度；

所述单片机的第八引脚连接接地端。

优选的，其特征在于，所述预设时间为1S。

优选的，所述控制电流的范围为0～50mA，当所述控制电流达到50mA 时，所述双向可控硅完全导通。

优选的，当所述热敏电阻表示所述单片机的工作温度超过120度时，所述单片机停止工作。

优选的，用户通过在所述预设时间内连续扣动所述扳机开关两次以切换所述高压清洗机的工作模式。

优选的，所述扳机开关还包括一第一复位弹簧，设置于所述控制阀的阀体内，并接触所述阀杆；

一第二复位弹簧，设置于所述枪托内，并对应所述副扳机与所述旋转支点的连接部。

优选的，所述旋转支点包括一连接轴，所述连接轴穿过所述旋转支点的圆心连接所述主扳机。

优选的，所述PCB板封装于一壳体内且所述壳体独立于所述主机，所述壳体包括一插头和一插座，所述PCB板的第一输入端通过所述插头连接所述外部电源，所述PCB板的输出端通过所述插座连接所述电机的输入端。

本发明还包括一种控制方法，应用于上述高压清洗机，所述控制方法具体包括：

步骤S1，操作人员连续扣动两次所述扳机开关，每扣动一次所述扳机开关导致所述电机与所述外部电源之间通断一次，从而导致所述电机的输入电压产生一次脉冲；

步骤S2，采用所述PCB板中的检测模块持续检测所述电机的所述输入电压，当所述输入电压连续产生两次所述脉冲时，所述检测模块产生一相应的波动信号；

步骤S3，当所述PCB板检测到所述波动信号时，所述PCB板切换所述电机的工作电压，从而切换所述高压清洗机的工作模式。

本发明技术方案的有益效果在于：使电机的启动电流平缓的上升，减小对电机的冲击，提升其使用寿命；并对高压清洗机的控制方法进行了优化，调节档位的方式更简便。

附图说明

参考所附附图，以更加充分地描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中高压清洗机的结构示意图；

图2为本发明实施例中PCB板的电气接线图；

图3为本发明实施例中PCB板的电路原理图；

图4为本发明实施例中扳机开关的结构示意图；

图5为本发明实施例中扳机开关处于开启状态时的结构示意图；

图6为本发明实施例中PCB板独立于主机时的装配结构图；

图7为本发明实施例中PCB板的安装结构的爆炸图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种具有软启动功能的高压清洗机，如图1所示，包括一主机1和一清洗枪2，主机1的出水口通过一输水管与清洗枪2的进水口连接，清洗枪2上设有一扳机开关20，用于对高压清洗机进行启停控制；

主机1包括增压泵和电机(增压泵和电机均设置于主机1的内部，图1 中未显示出)，增压泵的输入端连接一电机的输出端，增压泵由电机驱动；

扳机开关20连接一微动开关(图1中未显示出)，如图3所示，微动开关S2连接在外部电源AC和电机4之间，操作人员通过操作扳机开关20来控制微动开关S2的工作状态，从而控制电机4与外部电源之间的线路通断；

如图2所示，高压清洗机还包括一PCB板3，PCB板3的第一输入端连接外部电源，PCB板3的输出端连接电机4的输入端，PCB板3包括：

一检测模块，检测模块的输入端作为PCB板3的第二输入端连接于电机 4的输入端，用于检测电机4的输入电压；

当电机4启动或停止一次时，电机4的输入电压产生一个相应的脉冲；以及

当检测模块在一预设时间内检测到两个脉冲，则检测模块产生一波动信号，PCB板3根据波动信号切换电机4的工作电压；

一软启动模块，软启动模块的输出端连接PCB板的输出端，用于控制电机的启动电压，以使启动电压从零电压以一预设函数关系逐渐上升至工作电压；

具体地，通过上述技术方案，PCB板提供了工作模式切换功能和软启动功能。检测模块用于实时检测电机的输入电压，当检测模块检测到电机的输入电压在预设时间内连续出现两个脉冲，则形成波动信号，这个波动信号作为工作模式切换的控制信号。预设时间可根据实际情况设置，由于预设时间太长会增大误操作的几率，而预设时间太短会导致切换难度增加，因此本实施例中预设时间优选为1S。使用者在扣动扳机开关20时，电机的输入端会出现脉冲，若使用者在1S内连续两次扣动扳机开关20，则会连续出现两个脉冲，从而切换高压清洗机的工作模式，切换方式更为简便。

具体地，当扳机开关20从关闭扣动到开启位置时，高压清洗机启动，启动电压从0-100％的启动时间为2.3S,启动时间可根据实际需要设置，启动时间越长，对电机造成的冲击越小；电压标准是100v～240v，频率为50Hz或 60Hz。适用于额度电流为3A～12A，额定功率600W～2200W的电机。

具体地，如图2所示，PCB板3是串接在外部电源的开关S1和微动开关S2之间的控制部分，微动开关S2和清洗枪的扳机开关20是一种双联结构，清洗枪加水后，清洗枪2的扳机开关20的工作状态与微动开关S2的工作状态是一致的。电机4的一端是串接于微动开关S2的输出线，电机4的另一端串接于PCB板3，由于外部电源是交流电，没有正负之分。微动开关S2必须接在PCB板的后面，如微动开关S2接在PCB板之前，微动开关S2 的关断会让PCB板随之停止工作，就无法检测微动开关S2的开关频率，也就无法进行档位的切换了。

如图4所示，清洗枪2内设有一进水管和一出水管，进水管和出水管之间设有一控制阀。扳机开关20为扳机开关20，扳机开关20包括：

一主扳机201和一副扳机202平行设置于清洗枪2的枪托内；

主扳机201的一端连接控制阀203的阀杆，主板机201的另一端通过一旋转支点204连接副扳机202；

旋转支点204背向副扳机202的一端包括一具有弧度的第一卡点205；

一带有弹簧的第二卡点206，设置于枪托内，当按下主扳机201时，连动副扳机202，副扳机202会推动第一卡点205向下移动，以使第一卡点205 卡于带有弹簧的第二卡点206上。

具体地，在本实施例中，通过控制阀203来控制水流从进水管207进入出水管208，而控制阀203的启停状态由主板机201来控制，主板机201的一端连接控制阀203的阀杆，阀杆上有一球状物，当主板机201处于自然状态(即没有施加外力的情况)时，球状物阻塞控制阀的阀门，阻止水流通过阀门进入出水管208；而当主板机201在外力的作用下向枪托的内侧转动时，主板机201连接阀杆的一端会产生一向下的压力，以使球状物向下移动，使其远离控制阀203的阀门，从而让水流通过阀门进入出水管208。

具体地，本发明采用双扳机的结构，在枪托内设置了一个与主板机201 平行的副扳机202，副扳机202的尺寸相比主扳机201的尺寸较小，用户仅需用两个手指即可按压副扳机202，由于力臂的增加，此时用户只需要在副扳机202上施加很小的外力就能让主扳机201保持在开启状态。图5为扳机开关处于开启时状态，当按压主扳机201时，连动副扳机202上具有弧度的第一卡点205，第一卡点205会推动位于枪托内带有弹簧的第二卡点206，推动到一预设位置时，第一卡点205卡于带有弹簧的第二卡点206上，从而卡住副扳机202，以达到省力的目的。

在一种较优的实施例中，如图3所示，PCB板3包括：

一单片机U，包括八个引脚；

单片机U的第一引脚U1连接电源端，用于给单片机U供电；

单片机U的第二引脚U2和第三引脚U3连接一双向可控硅Q1的栅极，用于给双向可控硅Q1的栅极提供控制电流，以控制双向可控硅Q1的输出电压；

双向可控硅Q1的输入端连接一外部电源的第一输入端AC1，双向可控硅Q1的输出端连接电机4的第一输入端，外部电源的第二输入端AC2通过一微动开关S2连接电机4的第二输入端；

单片机U的第四引脚U4连接于微动开关S2与外部电源的第二输入端 AC2之间，用于检测外部电源的输出电压；

单片机U的第五引脚U5为空脚；

单片机U的第六引脚U6连接于双向可控硅Q1的输出端与电机4的第一输入端之间，用于检测双向可控硅Q1的输出电压；

单片机U的第七引脚U7连接一热敏电阻RF，用于检测单片机U的工作温度；

单片机U的第八引脚U8连接接地端GND。

具体地，单片机U可采用LPC76。如图3所示，外部电源的输出端与电机4的输入端之间设有一个双向可控硅Q1，双向可控硅Q1用于控制电机4 的输入电压，当双向可控硅Q1全部导通时，输入电压为全电压。外部电源的输出端截取了5V直流电源，用于给单片机U供电。单片机U的U1引脚接5V电压，U8引脚接地，U2、U3引脚作为PCB板的输出端连接双向可控硅的Q1的栅极GATE，用于控制Q1的导通程度，从而控制电机4的输入电压。PCB板的输出端输出的最大控制电流为50mA，控制电流达到50mA时，双向可控硅Q1全部导通，此时电机4的输入电压最大，电机4满负荷工作。单片机的U2、U3引脚以及双向可控硅Q1配合形成了一个软启动模块，通过控制U2、U3引脚的输出电流由小变大来实现其软启动功能。

此外，单片机U的U4引脚为交流电输出检测，U5引脚为空。U6引脚作为PCB板3的检测模块，用于检测双向可控硅Q1的输出电压，其主要是配合扳机开关20进行工作模式的切换，在扳机开关20切换时，双向可控硅 Q1的输出电压会反馈到单片机的U6引脚，若检测到两个脉冲的间隔小于1s，单片机的U2、U3引脚会根据程序的设定采用不同的电流来驱动双向可控硅 Q1；如果检测到两个脉冲的间隔大于1S，单片机的程序也会相应的判定不作调整输出电流并保持原有状态，也就是说，不会切换工作模式。U7引脚为温度保护检测，U7引脚下面加了一个热敏电阻RF，如果RF检测的单片机的工作温度在120度以上，热敏电阻的阻值会变得很小，U7引脚检测到RF 的阻值小到临界点时，程序就会判定并停止单片机U的工作，只有重新启动后单片机U才会重新开始检测温度并工作。通过U7引脚提供的温度保护检测，可实时监测单片机的工作温度，以防止其工作温度过高而烧坏。

在一种较优的实施例中，如图3所示，扳机开关20还包括一第一复位弹簧209，设置于控制阀203的阀体内，并接触阀杆；

一第二复位弹簧2010，设置于枪托内，并对应副扳机202与旋转支点204 的连接部；

旋转支点204包括一连接轴，连接轴穿过旋转支点的圆心连接主扳机 201。

具体地，本实施例中，第一复位弹簧209为主板机1的复位弹簧，第二复位弹簧2010为副扳机202的复位弹簧。在松开副扳机202时，第一复位弹簧209会推动阀球状物连接的阀杆从而推动主扳机201复位，副扳机202在主扳机201复位的同时，会使副扳机202通过旋转支点204进行旋转，旋转到一定位置时，与副扳机202连接的第一卡点205脱开位于枪托上带有弹簧的第二卡点206，在副板机2通过旋转支点204进行旋转过程中会压缩第二复位弹簧2010，在副扳机202脱离带有弹簧的第二卡点206后，第二复位弹簧2010会使副扳机202复位，同时主扳机201复位。

进一步地，通过上述技术方案，用户在使用完清洗枪后，仅需松开副扳机202，即可关闭清洗枪。本发明仍然采用“死人开关系统”，改进之处在于，本实施例的扳机装置采用双扳机结构，相比传统的扳机装置更加省力，可以提升用户的体验。

在一种较优的实施例中，如图6所示，PCB板3封装于一壳体5内且壳体5独立于主机，壳体5包括一插头501和一插座502，PCB板3的第一输入端通过插头501连接外部电源，PCB板3的输出端通过插座502连接电机的输入端。

具体地，外部电源为交流电网，PCB板3的第一输入端(即电源端)通过插头连接交流电网的零线和火线，PCB板3的地线连接到铝壳接地；PCB 板3的输出端连接到插座502的零线和火线。通过上述技术方案，PCB板3 除了固定设置于主机内，还可以通过壳体封装，独立于主机设置，以便于用户安装和拆卸。由于PCB板3、壳体5、插头501、插座502组成的功能模块是独立于主机的，该功能模块不仅限于在一台高压清洗机上使用，还可以随时切换到其他高压清洗机上使用，安装的方法也十分简单。在本实施例中，功能模块的尺寸为45*45*90mm，尺寸较小，便于携带。

作为优选的实施方式，如图7所示，插头501和插座502之间设有一散热片503，散热片的材质为铝，用于提升散热效果，以防止PCB板工作温度过高导致其工作不稳定甚至烧坏。

本发明实施例提供一种具有软启动功能的高压清洗机的控制方法，应用于上述高压清洗机，控制方法具体包括：

步骤S1，操作人员连续扣动两次扳机开关20，每扣动一次扳机开关20 导致电机4与外部电源之间通断一次，从而导致电机4的输入电压产生一次脉冲；

步骤S2，采用PCB板3中的检测模块持续检测电机4的输入电压，当输入电压连续产生两次脉冲时，检测模块产生一相应的波动信号；

步骤S3，当PCB板3检测到波动信号时，PCB板3切换电机的工作电压，从而切换高压清洗机的工作模式。

具体地，高压清洗机第一次上电时，默认为高压工作模式，输入电压为 100％，即230V，若用户需要切换至低压工作模式，则需在1S内快速扣动扳机开关两次，低压工作模块时，默认输入电压为全电压的70％，也就是161V。若切换时间超过1S则不进行切换，维持当前的工作模式，无需使用者回到主机旁进行切换，切换档位的方式更方便，可提升用户的体验。

本发明技术方案的有益效果在于：使电机的启动电流平缓的上升，减小对电机的冲击，提升其使用寿命；并对高压清洗机的控制方法进行了优化，调节档位的方式更简便。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有软启动功能的高压清洗机，包括一主机和一清洗枪，所述主机的出水口通过一输水管与所述清洗枪的进水口连接，其特征在于，所述清洗枪上设有一扳机开关，用于对所述高压清洗机进行启停控制；

所述主机包括一增压泵，所述增压泵的输入端连接一电机的输出端，所述增压泵由所述电机驱动；

所述扳机开关连接一微动开关，所述微动开关连接在外部电源和所述电机之间，操作人员通过操作所述扳机开关来控制所述微动开关的工作状态，从而控制所述电机与所述外部电源之间的线路通断；

所述高压清洗机还包括一PCB板，所述PCB板的第一输入端连接一外接电源，所述PCB板的输出端连接所述电机的输入端；

所述PCB板包括：

一检测模块，所述检测模块的输入端作为所述PCB板的第二输入端连接于所述电机的输入端，用于检测所述电机的输入电压；

当所述电机启动或停止一次时，所述电机的所述输入电压产生一个相应的脉冲；以及

当所述检测模块在一预设时间检测到两个所述脉冲，则所述检测模块产生一波动信号，所述PCB板根据所述波动信号切换所述电机的工作电压；

一软启动模块，所述软启动模块的输出端连接所述PCB板的输出端，用于控制所述电机的启动电压，以使所述启动电压从零电压以一预设函数关系逐渐上升至所述工作电压；

所述清洗枪内设有一进水管和一出水管，所述进水管和所述出水管之间设有一控制阀；

所述扳机开关包括：

一主扳机和一副扳机平行设置于所述高压水枪的枪托内；

所述主扳机的一端连接所述控制阀的阀杆，所述主扳机的另一端通过一旋转支点连接所述副扳机；

所述旋转支点背向所述副扳机的一端包括一具有弧度的第一卡点；

一带有弹簧的第二卡点，设置于所述枪托内，当按下所述主扳机时，连动所述副扳机，所述副扳机会推动所述第一卡点向下移动，以使所述第一卡点卡于带有弹簧的所述第二卡点上；

所述PCB板包括：一单片机，包括八个引脚；所述单片机的第二引脚和第三引脚连接一双向可控硅的栅极，用于给所述双向可控硅的栅极提供控制电流，以控制所述双向可控硅的输出电压；所述单片机的第六引脚连接于所述双向可控硅的输出端与所述电机的第一输入端之间，用于检测所述双向可控硅的输出电压；

所述双向可控硅的输入端连接一外接电源的第一输入端，所述双向可控硅的输出端连接所述电机的第一输入端，所述外接电源的第二输入端通过一微动开关连接所述电机的第二输入端。

2.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，

所述单片机的第一引脚连接电源端，用于给所述单片机供电；

所述单片机的第四引脚连接于所述微动开关与所述外接电源的第二输入端之间，用于检测所述外接电源的输出电压；

所述单片机的第五引脚为空脚；

所述单片机的第七引脚连接一热敏电阻，用于检测所述单片机的工作温度；

所述单片机的第八引脚连接接地端。

3.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，所述预设时间为1S。

4.根据权利要求2所述高压清洗机，其特征在于，所述控制电流的范围为0～50mA，当所述控制电流达到50mA时，所述双向可控硅完全导通。

5.根据权利要求2所述高压清洗机，其特征在于，当所述热敏电阻表示所述单片机的工作温度超过120度时，所述单片机停止工作。

6.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，用户通过在所述预设时间内连续拨动所述扳机开关两次以切换所述高压清洗机的工作模式。

7.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，所述扳机开关还包括一第一复位弹簧，设置于所述控制阀的阀体内，并接触所述阀杆；

一第二复位弹簧，设置于所述枪托内，并对应所述副扳机与所述旋转支点的连接部。

8.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，所述旋转支点包括一连接轴，所述连接轴穿过所述旋转支点的圆心连接所述主扳机。

9.根据权利要求1所述高压清洗机，其特征在于，所述PCB板封装于一壳体内且所述壳体独立于所述主机，所述壳体包括一插头和一插座，所述PCB板的第一输入端通过所述插头连接所述外接电源，所述PCB板的输出端通过所述插座连接所述电机的输入端。

10.一种具有软启动功能的高压清洗机的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一所述的高压清洗机，所述控制方法具体包括：

步骤S1，操作人员连续扣动两次所述扳机开关，每扣动一次所述扳机开关导致所述电机与所述外部电源之间通断一次，从而导致所述电机的输入电压产生一次脉冲；

步骤S2，采用所述PCB板中的检测模块持续检测所述电机的所述输入电压，当所述输入电压连续产生两次所述脉冲时，所述检测模块产生一相应的波动信号；

步骤S3，当所述PCB板检测到所述波动信号时，所述PCB板切换所述电机的工作电压，从而切换所述高压清洗机的工作模式。

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