CN114109795A - 一种水泵的开关机电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种水泵的开关机电路。该开关机电路包括：整流桥和开关模块；其中，整流桥的输入端与水泵的电机电连接，整流桥的输出端与开关模块的输入端电连接，开关模块的输出端、第一通信端以及第二通信端均与水泵的控制器电连接；开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；第一开关的控制端作为开关模块的输入端；整流桥的输入端用于输入电机的反电势，整流桥的输出端用于输出整流后的反电势，第二开关导通时，开关模块的输出端输出电源信号，控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。本发明实施例提供的水泵的开关机电路，能够提高水泵自动开关机的可靠性。

Description

一种水泵的开关机电路
技术领域
本发明实施例涉及开关电路技术，尤其涉及一种水泵的开关机电路。
背景技术
在生产生活中，水泵作为输送液体或使液体增压的机械，将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，在多个领域应用广泛。由于水泵的工作通常需要频繁启停，为用户使用方便以及水泵应用的智能化，通常是设计水泵可自动开关机。
目前，现有的水泵在开机和关机时，通常是使用流量传感器来控制水泵的自动启停，以满足客户对水泵的实时使用的要求，因流量传感器很多是直接与水接触，在应用场合就需要水电隔离，隔离电源供电，会导致控制器的成本以及水泵的生产成本增加，并影响水泵自动开关机的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种水泵的开关机电路，以提高水泵自动开关机的可靠性。
本发明实施例提供了一种水泵的开关机电路，包括：整流桥和开关模块；
其中，整流桥的输入端与水泵的电机电连接，整流桥的输出端与开关模块的输入端电连接，开关模块的输出端、第一通信端以及第二通信端均与水泵的控制器电连接；开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；
第一开关的控制端作为开关模块的输入端，第一开关的第一端与第一开关的控制端电连接，第一开关的第二端与开关模块的第一通信端电连接，第二开关的第一端接入电源信号，第二开关的第二端作为开关模块的输出端，第三开关的第一端与第一开关的控制端电连接，第三开关的第二端接地，第三开关的控制端与开关模块的第二通信端电连接，第四开关的第一端与第二开关的控制端电连接，第四开关的控制端和第一端均与第一开关的第二端电连接；
整流桥的输入端用于输入电机的反电势，整流桥的输出端用于输出整流后的反电势，第二开关导通时，开关模块的输出端输出电源信号，控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。
可选的，整流桥为二极管整流桥。
可选的，二极管整流桥包括六个二极管。
可选的，开关模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第一开关的控制端分别通过第一电阻和第二电阻连接整流桥的两个输出端，第一开关的第一端和第二端分别通过第三电阻和第四电阻连接整流桥的两个输出端。
可选的，开关模块还包括第一电容和第二电容，第一电容和第二电容均与第二电阻并联。
可选的，开关模块还包括第五电阻和第六电阻，第五电阻的第一端通过第三电阻与第一开关的第一端电连接，第五电阻的第二端与第六电阻的第一端电连接，第六电阻的第二端通过第四电阻与第一开关的第二端电连接。
可选的，开关模块还包括检测端，第五电阻的第二端作为开关模块的检测端，与控制器电连接，以检测反电势。
可选的，开关模块中的开关均为三极管。
可选的，电源信号对应的电压值为3.3V。
可选的，开关模块的第一通信端和第二通信端均与控制器的电压输出端口电连接。
本发明实施例提供的水泵的开关机电路，包括：整流桥和开关模块；其中，整流桥的输入端与水泵的电机电连接，整流桥的输出端与开关模块的输入端电连接，开关模块的输出端、第一通信端以及第二通信端均与水泵的控制器电连接；开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；第一开关的控制端作为开关模块的输入端，第一开关的第一端与第一开关的控制端电连接，第一开关的第二端与开关模块的第一通信端电连接，第二开关的第一端接入电源信号，第二开关的第二端作为开关模块的输出端，第三开关的第一端与第一开关的控制端电连接，第三开关的第二端接地，第三开关的控制端与开关模块的第二通信端电连接，第四开关的第一端与第二开关的控制端电连接，第四开关的控制端和第一端均与第一开关的第二端电连接；整流桥的输入端用于输入电机的反电势，整流桥的输出端用于输出整流后的反电势，第二开关导通时，开关模块的输出端输出电源信号，控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。本发明实施例提供的水泵的开关机电路，开关模块中的第二开关导通时，可输出电源信号，使水泵的控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块，控制水泵开机或关机，可解决使用流量传感器来控制水泵启停，需隔离电源供电的问题，提供水泵自动开关机的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种水泵的开关机电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种水泵的电机与控制器连接的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种水泵的开关机电路的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种水泵与控制器连接的结构框图，本实施例可适用于对水泵进行开关机控制等情况，水泵的开关机电路包括：整流桥10和开关模块20。
其中，整流桥10的输入端与水泵的电机30电连接，整流桥10的输出端与开关模块20的输入端电连接，开关模块20的输出端、第一通信端以及第二通信端均与水泵的控制器40电连接；开关模块20包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4；第一开关Q1的控制端作为开关模块的输入端，第一开关Q1的第一端与第一开关Q1的控制端电连接，第一开关Q1的第二端与开关模块20的第一通信端电连接，第二开关Q2的第一端接入电源信号，第二开关Q2的第二端作为开关模块20的输出端，第三开关Q3的第一端与第一开关Q1的控制端电连接，第三开关Q3的第二端接地，第三开关Q3的控制端与开关模块20的第二通信端电连接，第四开关Q4的第一端与第二开关Q2的控制端电连接，第四开关Q4的控制端和第一端均与第一开关Q1的第二端电连接。
整流桥10的输入端用于输入电机30的反电势，整流桥10的输出端用于输出整流后的反电势，第二开关Q2导通时，开关模块20的输出端输出电源信号，控制器40接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块20的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。
具体的，当水泵对应的水管出水阀打开时，水流带动水泵叶轮运转，继而带动水泵的电机转子，然后电机转子切割定子磁场产生反电动势。电机30的反电势经整流桥10整流为直流电压，直流电压传输至第一开关Q1的控制端。当水流增大时，反电势会增大，反电势整流后的直流电压也会随之增大，当直流电压达到预设电压值时，第一开关Q1导通，此时直流电压可通过第一开关Q1的第一端和第二端传输至第四开关Q4的控制端。当直流电压增大到第二预设值时，第四开关Q4导通。在第四开关Q4导通过程中，电源信号VCC通过第二开关Q2和第四开关Q4形成通路，第二开关Q2的第二端与控制器40的电源端MCU+电连接，电源信号VCC通过第二开关Q2为控制器40供电。控制器40的电压输出端POWER与开关模块20的第一通信端以及第二通信端电连接，控制器40得电后即控制水泵开机，此时控制器40的电压输出端POWER输出高电平信号，高电平信号通过开关模块20的第一通信端为第四开关Q4的控制端提供电流，保持电源信号VCC的稳定输出。同时，高电平信号通过开关模块20的第二通信端将第三开关Q3的第一端和第二端电压拉低，使得第一开关Q1截止，阻断反电势与第四开关Q4的控制端的通路。到此，开关机电路转换为电源信号供电运行，与反电势无关。控制器40可实时采集水泵功率，当水管出水阀关上，水泵功率下降到校准功率以下时，控制器40控制水泵停机。基于上述控制过程，可实现水泵的自动开关机。
并且，电机的反电势的大小需要调整，防止水泵重复无效的启动循环，还需要检查电机反电势的一致性，以及校准水泵的停机功率范围，校准水泵功率的一致性。
本实施例提供的水泵的开关机电路，包括整流桥和开关模块；其中，整流桥的输入端与水泵的电机电连接，整流桥的输出端与开关模块的输入端电连接，开关模块的输出端、第一通信端以及第二通信端均与水泵的控制器电连接；开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；整流桥的输入端用于输入电机的反电势，整流桥的输出端用于输出整流后的反电势，第二开关导通时，开关模块的输出端输出电源信号，控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。本实施例提供的水泵的开关机电路，开关模块中的第二开关导通时，可输出电源信号，使水泵的控制器接收到电源信号后，传输通信信号至开关模块，控制水泵开机或关机，可解决使用流量传感器来控制水泵启停，需隔离电源供电的问题，提供水泵自动开关机的可靠性。
可选的，整流桥10为二极管整流桥。
具体的，由于电机30的反电势为交流电压，基于二极管的单向导电性，电机30的反电势经过二极管整流桥可整流为直流电压，开关模块20的输入端输入直流电压，以控制开关模块20中开关的通断。
可选的，二极管整流桥包括六个二极管。
示例性地，参考图1，二极管整流桥由六个二极管D1-D3，D5-D7组成，为三相全桥整流，电机30的三相UVW中的反电势传输至整流桥10中的二极管，二极管整流桥的具体工作原理可参照整流桥的相关现有技术，在此不再赘述。
可选的，开关模块20还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第一开关Q1的控制端分别通过第一电阻R1和第二电阻R2连接整流桥10的两个输出端，第一开关Q1的第一端和第二端分别通过第三电阻R3和第四电阻R4连接整流桥10的两个输出端。
具体的，第一电阻R1和第二电阻R2对输入开关模块20的直流电压进行分压，当第二电阻R2的电压达到预设电压值时，第一开关Q1的控制端控制第一开关Q1导通。输入开关模块20的直流电压通过第三电阻R3经第一开关Q1至第四电阻R4，当第四电阻R4的电压达到预设电压值时，第四开关Q4的控制端控制第四开关Q4导通。
可选的，开关模块20还包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2均与第二电阻R2并联。
其中，第一电容C1和第二电容C2可稳定分压值，即对第一电阻R1和第二电阻R2的分压起到稳定作用，以在该分压值达到预设电压值时，保证第一开关Q1导通的可靠性。
可选的，开关模块20还包括第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5的第一端通过第三电阻R3与第一开关Q1的第一端电连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端电连接，第六电阻R6的第二端通过第四电阻R4与第一开关Q1的第二端电连接。
具体的，如图1所示，第五电阻R5和第六电阻R6所在支路与第三电阻R3和第四电阻R4所在支路为并联支路。另外，开关模块20还包括电阻R7、R8、R9、R10，具体如图1所示，第一通信端通过二极管D4与第四开关Q4的控制端电连接，防止第四开关Q4的控制端的电流通过第一通信端倒流回控制器40。
可选的，开关模块20还包括检测端，第五电阻R5的第二端作为开关模块20的检测端，与控制器40电连接，以检测反电势。
具体的，第五电阻R5和第六电阻R6的分压值EMF对应电机的反电势，控制器40可以检测第五电阻R5和第六电阻R6的分压值EMF。当控制器40检测到分压值EMF低于设定值时，控制器40的电压输出端POWER关闭输出，电源信号对应的电压如3.3V无法保持，当3.3V电用完后，控制器40宕机，直到下次电机30随水流产生反电势。
可选的，开关模块20中的开关均为三极管。
具体的，三极管的开关速度快，耐过压、抗静电，开关模块20中使用三极管作为开关管，可保证开关速度以及可靠性。
可选的，电源信号对应的电压值为3.3V。
其中，控制器40正常工作所需的供电电压可以是3.3V，由3.3V电源为控制器40供电，以满足控制器40的工作所需电压。
可选的，开关模块20的第一通信端和第二通信端均与控制器40的电压输出端口电连接。
具体的，当控制器40得电时，控制器40的电压输出端POWER可输出高电平信号，使得第三开关Q3的控制端和第四开关Q4的控制端均为高电平，第三开关Q3和第四开关Q4均导通，以保持电源信号VCC的稳定输出，并将第三开关Q3的第一端和第二端电压拉低，使得第一开关Q1截止，阻断反电势与第四开关Q4的控制端的通路。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种水泵的开关机电路，其特征在于，包括：整流桥和开关模块；
其中，所述整流桥的输入端与水泵的电机电连接，所述整流桥的输出端与所述开关模块的输入端电连接，所述开关模块的输出端、第一通信端以及第二通信端均与所述水泵的控制器电连接；所述开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；
所述第一开关的控制端作为所述开关模块的输入端，所述第一开关的第一端与所述第一开关的控制端电连接，所述第一开关的第二端与所述开关模块的第一通信端电连接，所述第二开关的第一端接入电源信号，所述第二开关的第二端作为所述开关模块的输出端，所述第三开关的第一端与所述第一开关的控制端电连接，所述第三开关的第二端接地，所述第三开关的控制端与所述开关模块的第二通信端电连接，所述第四开关的第一端与所述第二开关的控制端电连接，所述第四开关的控制端和第一端均与所述第一开关的第二端电连接；
所述整流桥的输入端用于输入所述电机的反电势，所述整流桥的输出端用于输出整流后的所述反电势，所述第二开关导通时，所述开关模块的输出端输出所述电源信号，所述控制器接收到所述电源信号后，传输通信信号至所述开关模块的第一通信端和第二通信端，以控制水泵开机或关机。
2.根据权利要求1所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述整流桥为二极管整流桥。
3.根据权利要求2所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述二极管整流桥包括六个二极管。
4.根据权利要求1所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一开关的控制端分别通过所述第一电阻和所述第二电阻连接所述整流桥的两个输出端，所述第一开关的第一端和第二端分别通过所述第三电阻和所述第四电阻连接所述整流桥的两个输出端。
5.根据权利要求4所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块还包括第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容均与所述第二电阻并联。
6.根据权利要求4所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块还包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的第一端通过所述第三电阻与所述第一开关的第一端电连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端电连接，所述第六电阻的第二端通过所述第四电阻与所述第一开关的第二端电连接。
7.根据权利要求6所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块还包括检测端，所述第五电阻的第二端作为所述开关模块的检测端，与所述控制器电连接，以检测所述反电势。
8.根据权利要求1所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块中的开关均为三极管。
9.根据权利要求1所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述电源信号对应的电压值为3.3V。
10.根据权利要求1所述的水泵的开关机电路，其特征在于，所述开关模块的第一通信端和第二通信端均与所述控制器的电压输出端口电连接。
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