CN117492396B - 一种咖啡机的供水控制电路及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种咖啡机的供水控制电路及其系统，涉及咖啡机技术领域，包括检测电路、调控电路、驱动电路、供水泵，所述检测电路用于检测交流电周期，并生成过零信号反馈到调控电路，调控电路用于生成供水泵驱动信号，并反馈到驱动电路，驱动电路驱动供水泵供水。本发明采用双高压供水泵并接，基于交流正弦波的特性进行工作，以此互相弥补泵水间隙，提高泵水效率，并适用于不同的型号的水泵。

Description

一种咖啡机的供水控制电路及其系统

技术领域

本发明涉及咖啡机技术领域，特别涉及一种咖啡机的供水控制电路及其系统。

背景技术

现有的咖啡机在供水时会使用特定容量的容器进行冲泡，供水是采用定时方式，但由于当前咖啡机所采用的高低压柱塞泵供水的缺点要么是供水压力不足，要么是水流量太小，也就是说在采用低压柱塞泵水流量大，但压力不足，水流不稳定；采用高压柱塞泵时则是压力大，但水流量小，水流不稳定。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种咖啡机的供水控制电路，包括检测电路、调控电路、驱动电路、供水泵，所述检测电路用于检测交流电周期，并生成过零信号反馈到调控电路，调控电路用于生成供水泵驱动信号，并反馈到驱动电路，驱动电路驱动供水泵供水；

所述调控电路包括第一运算放大器U1、第二光耦模块U2、第三光耦模块U3、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一连接端X1、第二连接端X2、第三连接端X3、第一开关SW1、第一转换开关P1，所述第一连接端X1和第一电阻R1一端、第一运算放大器U1同相端连接，第一运算放大器U1输出端和第一MOS管Q1栅极、第二MOS管Q2栅极连接，第二MOS管Q2漏极和第三三极管Q3发射极连接，第三三极管Q3基极和第四三极管Q4基极、第二电阻R2一端、第五三极管Q5集电极连接，第五三极管Q5基极和第一开关SW1一端、第三电阻R3一端连接，第四三极管Q4发射极和第一MOS管Q1源极连接，第三三极管Q3集电极和第二光耦模块U2阳极连接，第四三极管Q4集电极和第三光耦模块U3阳极连接，第二光耦模块U2集电极、第三光耦模块U3集电极、第五三极管Q5发射极、第一开关SW1另一端、第一转换开关P1第一连接端和电源连接，第二光耦模块U2发射极和第二连接端X2连接，第三光耦模块U3发射极和第三连接端X3连接，第一电阻R1另一端、第二电阻R2另一端、第三电阻R3另一端、第二光耦模块U2阴极、第三光耦模块U3阴极和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第六三极管Q6、第七三极管Q7、第四连接端X4、第五连接端X5、第六连接端X6、第一继电模块RL1、第二继电模块RL2，所述第六三极管Q6基极和第二连接端X2连接，第七三极管Q7基极和第三连接端X3连接，第六三极管Q6集电极、第七三极管Q7集电极和电源连接，第六三极管Q6发射极和第一继电模块RL1线圈一端连接，第一继电模块RL1常开触点一端和第四连接端X4连接，第一继电模块RL1常开触点另一端和第二继电模块RL2常开触点一端、第六连接端X6连接，第六连接端X6和第一转换开关P1公共端连接，第二继电模块RL2常开触点另一端和第五连接端X5连接，第二继电模块RL2线圈一端和第七三极管Q7发射极连接，第一继电模块RL1线圈另一端、第二继电模块RL2线圈另一端和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第四运算放大器U4、第五数字电位器U5、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第二开关SW2、第三开关SW3、第七连接端X7、第九运算放大器U9、第十电阻R10、第一电容C1，所述第四电阻R4一端和电源连接，第四电阻R4另一端和第五电阻R5一端、第四运算放大器U4同相端、第五数字电位器U5的12引脚、第五数字电位器U5的11引脚、第十电阻R10一端、第九运算放大器U9同相端连接，第九运算放大器U9输出端和第七连接端X7连接，第七连接端X7和第一转换开关P1的第二连接端连接，第四运算放大器U4反相端和第一电容C1一端、第六电阻R6一端、第七电阻R7一端连接，第六电阻R6另一端和第四运算放大器U4输出端、第五数字电位器U5的10引脚连接，第五数字电位器U5的3引脚和第八电阻R8一端、第二开关SW2一端连接，第五数字电位器U5的5引脚和第九电阻R9一端、第三开关SW3一端连接，第二开关SW2另一端、第三开关SW3另一端和电源连接，第八电阻R8另一端、第九电阻R9另一端、第七电阻R7另一端、第一电容C1另一端、第五电阻R5另一端、第十电阻R10另一端和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第六数字电位器U6、第七运算放大器U7、第八数字放大器U8、第十运算放大器U10、第八三极管Q8、第九MOS管Q9、第十三极管Q10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第三继电模块RL3、第二电容C2，所述第六数字电位器U6的5引脚和第九电阻R9一端连接，第六数字电位器U6的3引脚和第八电阻R8一端连接，第六数字电位器U6的12引脚和第十一电阻R11一端、第七运算放大器U7同相端、第八数字放大器U8反相端连接，第七运算放大器U7输出端和第八数字放大器U8输出端、第十三极管Q10基极连接，第十三极管Q10发射极和第三继电模块RL3线圈一端连接，第三继电模块RL3常开触点一端和第八三极管Q8集电极、第十二电阻R12一端、第九MOS管Q9栅极连接，第九MOS管Q9漏极和第十三电阻R13一端、第十四电阻R14一端连接，第十三电阻R13另一端和第八三极管Q8基极连接，第十四电阻R14另一端和第二电容C2一端、第三继电模块RL3常开触点另一端、第十运算放大器U10同相端连接，第十运算放大器U10输出端和第六数字电位器U6的5引脚连接，第六数字电位器U6的11引脚、第六数字电位器U6的10引脚、第十二电阻R12另一端、第二电容C2另一端和接地端连接，第十三极管Q10集电极、第八三极管Q8集电极、第十一电阻R11另一端和电源连接。

进一步的，所述调控电路还包括第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28，所述第二十六电阻R26一端、第二十三电阻R23一端、第二十七电阻R27一端和电源连接，第二十五电阻R25一端、第二十四电阻R24一端、第二十八电阻R28一端和接地端连接，第二十六电阻R26另一端和第七运算放大器U7反相端、第二十五电阻R25另一端连接，第二十三电阻R23另一端和第八数字放大器U8同相端、第二十四电阻R24另一端连接，第二十七电阻R27另一端和第十运算放大器U10反相端、第二十八电阻R28另一端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20，所述第十七电阻R17一端和电源连接，第十七电阻R17另一端和第一MOS管Q1漏极、第十八电阻R18一端连接，第十八电阻R18另一端和第十九电阻R19一端、接地端连接，第十九电阻R19另一端和第二MOS管Q2源极、第二十电阻R20一端连接，第二十电阻R20另一端和电源连接。

进一步的，所述调控电路还包括第十五电阻R15、第十六电阻R16，所述第十五电阻R15一端和电源连接，第十五电阻R15另一端和第十六电阻R16一端、第一运算放大器U1反相端连接，第十六电阻R16另一端和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第二十九电阻R29、第三十电阻R30，所述第二十九电阻R29一端和第二连接端X2连接，第三十电阻R30一端和第三连接端X3连接，第二十九电阻R29另一端、第三十电阻R30另一端和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第三十一电阻R31，所述第三十一电阻R31一端和第二MOS管Q2栅极连接，第三十一电阻R31另一端和接地端连接。

进一步的，所述调控电路还包括第二十一电阻R21、第二十二电阻R22，所述第二十一电阻R21一端和电源连接，第二十一电阻R21另一端和第九运算放大器U9反相端、第二十二电阻R22一端连接，第二十二电阻R22另一端和接地端连接。

本发明还提供了一种咖啡机的供水控制系统，所述系统基于上述咖啡机的供水控制电路。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明采用双高压供水泵并接，基于交流正弦波的特性进行工作，以此互相弥补泵水间隙，提高泵水效率，并适用于不同的型号的水泵。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的整体结构示意图。

图2、图3、图4为本发明提供的调控电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

本发明中采对两个供水泵提供交替信号，以此互相弥补泵水间隙，提高泵水效率，具体过程为通过检测模块检测交流电的正负半周，当电压或电流过零时反馈到第一连接端X1，第二连接端X2和第三连接端X3是两个供水泵启动信号，第一开关SW1是供水启动信号，电源过零时第一运算放大器U1进行输出，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2反相输出到第三三极管Q3和第四三极管Q4，第一运算放大器U1输出时，第三三极管Q3或第四三极管Q4其一输出到对应的光耦模块，而第一开关SW1、第五三极管Q5和第三电阻R3用于截停第三三极管Q3和第四三极管Q4输出，第二光耦模块U2和第三光耦模块U3用于隔离驱动信号，完成两个供水泵的交替输出，让第一个供水泵工作在交流电的正半周或负半周，第二供水泵反之，以此互相弥补泵水间隙，增加泵水效率，同时防止出现单个供水泵工作在全正弦波时，满负荷导致发热量大的问题。

考虑到通用问题，因水泵参数不一致，而一般情况下电网进户时电源参数是固定的，如仅通过交流频率的过零进行交替导通，不同参数下的水泵仍可能出现效率低的问题，因此第二连接端X2和第三连接端X3信号也反馈到第六三极管Q6和第七三极管Q7，第一继电模块RL1和第二继电模块RL2作为驱动回路开关，第一继电模块RL1或第二继电模块RL2常开触点闭合后，第六连接端X6作为第四连接端X4和第五连接端X5的功率驱动信号反馈到供水泵，第一转换开关P1对两种模式进行转换，第一转换开关P1的公共端和第六连接端X6连接，第一转换开关P1的第一输入端和第七连接端X7连接，第一转换开关P1的第二输入端和电源连接，第一模式为基础模式(由第二输入端和第六连接端X6短接，附图未示出转换开关)，采用固定的驱动信号去驱动交替工作供水泵，第二模式为适应模式(由第一输入端和第六连接端X6短接)，可以根据使用不同的水泵参数进行调节，第一转换开关P1转换到第二模式时，第四电阻R4和第五电阻R5输出偏置信号到第四运算放大器U4，第四运算放大器U4输出的信号经第五数字电位器U5反馈回第四运算放大器U4后输出到第九运算放大器U9进行模数转换后在输出到第七连接端X7，同时第六电阻R6和第一电容C1进行积分，第四运算放大器U4停止输出后，第一电容C1经第七电阻R7回路直至第四运算放大器U4再次输出，当使用第一模式时水泵实际的驱动功率较低导致没有完全发挥性能时，切换到第二模式后，通过第二开关SW2和第三开关SW3调节第五数字电位器U5反馈系数，第四运算放大器U4输出间隔变化(驱动频率)直至水泵工作在最佳功率内，当水泵供电参数改变时，驱动电路可以采用放大电路放大驱动信号，检测电路可以通过过零传感器或比较电路获取过零信号。

考虑到调节的使用简化，将第二开关SW2和第三开关SW3的调节改为通过一个第二开关SW2进行调节，并自动过限置位，此方案中去除第三开关SW3，让第五数字电位器U5和第六数字电位器U6连接同步反馈第五数字电位器U5的调节信号，第七运算放大器U7和第八数字放大器U8设置第五数字电位器U5的高低限位，限位范围为第四电阻R4和第五电阻R5分压偏置幅值至第六电阻R6和第一电容C1曲线内最高电压，也就是第四运算放大器U4和第五数字电位器U5的反馈放大倍数小于第一电容C1端最高电压，当第二开关SW2闭合后第五数字电位器U5调节到第七运算放大器U7和第八数字放大器U8出现任一输出时，第十三极管Q10导通，第八三极管Q8导通，第三继电模块RL3常开触点闭合，第八三极管Q8经第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十二电阻R12回路，第九MOS管Q9导通，第十运算放大器U10输出翻转，信号反馈到第五数字电位器U5和第六数字电位器U6的5引脚进行置位，随后第五数字电位器U5反相调节改变第四运算放大器U4驱动频率直至第二开关SW2断开，供水泵的工作处于最佳功率内。第七运算放大器U7、第八数字放大器U8、第九运算放大器U9、第十运算放大器U10和第一运算放大器U1的参考信号以及第一MOS管Q1和第二MOS管Q2的供电可以由对应连接的电阻分压设置，也可以通过其他电源进行直接供给，第三十一电阻R31为响应电阻增加第一MOS管Q1和第二MOS管Q2寄生回路泄放速度，第二十九电阻R29和第三十电阻R30用于第二连接端X2和第三连接端X3悬接时回路。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种咖啡机的供水控制电路，其特征在于，包括检测电路、调控电路、驱动电路、供水泵，所述检测电路用于检测交流电周期，并生成过零信号反馈到调控电路，调控电路用于生成供水泵驱动信号，并反馈到驱动电路，驱动电路驱动供水泵供水；

所述调控电路包括第一运算放大器、第二光耦模块、第三光耦模块、第一MOS管、第二MOS管、第三三极管、第四三极管、第五三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一连接端、第二连接端、第三连接端、第一开关、第一转换开关，所述第一连接端和第一电阻一端、第一运算放大器同相端连接，第一MOS管、第二MOS管、第一运算放大器反相端通过分压或电源提供参考信号，第一运算放大器输出端和第一MOS管栅极、第二MOS管栅极连接，第二MOS管漏极和第三三极管发射极连接，第三三极管基极和第四三极管基极、第二电阻一端、第五三极管集电极连接，第五三极管基极和第一开关一端、第三电阻一端连接，第四三极管发射极和第一MOS管源极连接，第三三极管集电极和第二光耦模块阳极连接，第四三极管集电极和第三光耦模块阳极连接，第二光耦模块集电极、第三光耦模块集电极、第五三极管发射极、第一开关另一端、第一转换开关第一连接端和电源连接，第二光耦模块发射极和第二连接端连接，第三光耦模块发射极和第三连接端连接，第二连接端和第三连接端是两个供水泵启动信号，第一电阻另一端、第二电阻另一端、第三电阻另一端、第二光耦模块阴极、第三光耦模块阴极和接地端连接。

2.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第六三极管、第七三极管、第四连接端、第五连接端、第六连接端、第一继电模块、第二继电模块，所述第六三极管基极和第二连接端连接，第七三极管基极和第三连接端连接，第六三极管集电极、第七三极管集电极和电源连接，第六三极管发射极和第一继电模块线圈一端连接，第一继电模块常开触点一端和第四连接端连接，第一继电模块常开触点另一端和第二继电模块常开触点一端、第六连接端连接，第六连接端和第一转换开关公共端连接，第二继电模块常开触点另一端和第五连接端连接，第二继电模块线圈一端和第七三极管发射极连接，第一继电模块线圈另一端、第二继电模块线圈另一端和接地端连接。

3.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第四运算放大器、第五数字电位器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二开关、第三开关、第七连接端、第九运算放大器、第十电阻、第一电容，所述第四电阻一端和电源连接，第四电阻另一端和第五电阻一端、第四运算放大器同相端、第五数字电位器的12引脚、第五数字电位器的11引脚、第十电阻一端、第九运算放大器同相端连接，第九运算放大器输出端和第七连接端连接，第七连接端和第一转换开关的第二连接端连接，第四运算放大器反相端和第一电容一端、第六电阻一端、第七电阻一端连接，第六电阻另一端和第四运算放大器输出端、第五数字电位器的10引脚连接，第五数字电位器的3引脚和第八电阻一端、第二开关一端连接，第五数字电位器的5引脚和第九电阻一端、第三开关一端连接，第二开关另一端、第三开关另一端和电源连接，第八电阻另一端、第九电阻另一端、第七电阻另一端、第一电容另一端、第五电阻另一端、第十电阻另一端和接地端连接。

4.根据权利要求3所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第六数字电位器、第七运算放大器、第八数字放大器、第十运算放大器、第八三极管、第九MOS管、第十三极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第三继电模块、第二电容，所述第六数字电位器的5引脚和第九电阻一端连接，第六数字电位器的3引脚和第八电阻一端连接，第六数字电位器的12引脚和第十一电阻一端、第七运算放大器同相端、第八数字放大器反相端连接，第七运算放大器输出端和第八数字放大器输出端、第十三极管基极连接，第十三极管发射极和第三继电模块线圈一端连接，第三继电模块常开触点一端和第八三极管集电极、第十二电阻一端、第九MOS管栅极连接，第九MOS管漏极和第十三电阻一端、第十四电阻一端连接，第十三电阻另一端和第八三极管基极连接，第十四电阻另一端和第二电容一端、第三继电模块常开触点另一端、第十运算放大器同相端连接，第十运算放大器输出端和第六数字电位器的5引脚连接，第六数字电位器的11引脚、第六数字电位器的10引脚、第十二电阻另一端、第二电容另一端和接地端连接，第十三极管集电极、第八三极管集电极、第十一电阻另一端和电源连接。

5.根据权利要求4所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻，所述第二十六电阻一端、第二十三电阻一端、第二十七电阻一端和电源连接，第二十五电阻一端、第二十四电阻一端、第二十八电阻一端和接地端连接，第二十六电阻另一端和第七运算放大器反相端、第二十五电阻另一端连接，第二十三电阻另一端和第八数字放大器同相端、第二十四电阻另一端连接，第二十七电阻另一端和第十运算放大器反相端、第二十八电阻另一端连接。

6.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻，所述第十七电阻一端和电源连接，第十七电阻另一端和第一MOS管漏极、第十八电阻一端连接，第十八电阻另一端和第十九电阻一端、接地端连接，第十九电阻另一端和第二MOS管源极、第二十电阻一端连接，第二十电阻另一端和电源连接。

7.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第十五电阻、第十六电阻，所述第十五电阻一端和电源连接，第十五电阻另一端和第十六电阻一端、第一运算放大器反相端连接，第十六电阻另一端和接地端连接。

8.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第二十九电阻、第三十电阻，所述第二十九电阻一端和第二连接端连接，第三十电阻一端和第三连接端连接，第二十九电阻另一端、第三十电阻另一端和接地端连接。

9.根据权利要求1所述的供水控制电路，其特征在于，所述调控电路还包括第三十一电阻，所述第三十一电阻一端和第二MOS管栅极连接，第三十一电阻另一端和接地端连接；所述调控电路还包括第二十一电阻、第二十二电阻，所述第二十一电阻一端和电源连接，第二十一电阻另一端和第九运算放大器反相端、第二十二电阻一端连接，第二十二电阻另一端和接地端连接。

10.一种咖啡机的供水控制系统，所述系统基于权利要求1-9任一项所述的咖啡机的供水控制电路。