CN203113421U - 一种变频恒压供水控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频恒压供水控制装置，包括单片机和供水水泵机组，单片机的输入端连接有压力传感器、电网电流/电压信号检测器，单片机的输出端连接有LCD显示器、蜂鸣器、变频器和同步切换电路，变频器和同步切换电路分别与供水水泵机组相连；单片机上还连接有串口通讯电路和键盘。本实用新型能够通过对管网水压闭环调节，使供水装置自动恒定于设定的压力值；根据用水量的大小，由控制系统控制水泵的数量以及控制变频器对水泵的调速，来实现恒压供水。

Description

一种变频恒压供水控制装置

技术领域

本实用新型属于工程供水领域，具体涉及一种变频恒压供水控制装置。

背景技术

传统的供水方式采用固定转速的电机驱动水泵，用控制阀来控制管道水流量的变化。若用水量大时，水泵在额定条件下，效率最高；当用水量减小时，关小阀门，使出水量减小。此时水泵在很高的压差下工作，水泵的能量输出比实际需求多了很多，多余的能量在阀门上表现为热量损耗，并被水流带走，因此用调节阀控制水流量，能量损失很大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种变频恒压供水控制装置，该装置能够通过控制水泵的数量以及控制变频器对水泵的调速，来实现变频恒压供水。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种变频恒压供水控制装置，包括单片机和供水水泵机组，单片机的输入端连接有压力传感器、电网电流/电压信号检测器，单片机的输出端连接有LCD显示器、蜂鸣器、变频器和同步切换电路，变频器和同步切换电路分别与供水水泵机组相连；单片机上还连接有串口通讯电路和键盘。

本实用新型还具有如下技术特点：

所述的压力传感器采用CYG2000系列压力传感器。

所述的单片机采用ATmega16型单片机。

所述的同步切换电路采用型号为CD4046的数字集成锁相环芯片。

所述的供水水泵机组包括4个水泵。

本实用新型能够通过对管网水压闭环调节，使供水装置自动恒定于设定的压力值；根据用水量的大小，由控制系统控制水泵的数量以及控制变频器对水泵的调速，来实现恒压供水。

附图说明

图1是本实用新型的连接关系示意图。

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

遵从上述技术方案，如图1所示，一种变频恒压供水控制装置，包括单片机和供水水泵机组，单片机的输入端连接有压力传感器、电网电流/电压信号检测器，单片机的输出端连接有LCD显示器、蜂鸣器、变频器和同步切换电路，变频器和同步切换电路分别与供水水泵机组相连；单片机上还连接有串口通讯电路和键盘。

压力传感器采用CYG2000系列压力传感器，安装在变频器旁的水管道内壁上。该压力传感器的作用是采集水压信号实际值并将信号反馈给单片机。

电网电流/电压信号检测器包括电压互感器和电流互感器。电网电压信号经电压互感器(LEM模块)变成弱的交流小信号，电流互感器用来检测电网电流信号，经单片机内部运算放大器及扩展芯片8255A进行信号转换，把交流电信号变成直流电信号后输入到ATmegal6单片机。

单片机采用ATmega16单片机。以ATmegal6为核心单片机，用芯片8255A进行I／O口扩展。输入部分有压力传感器检测信号、电网电压/电流检测信号、水泵电机电流检测信号键盘；输出部分有变频器、LCD液晶显示器、串行通讯接口和报警器，具有较短的指令周期和较快的运行速度。单片机内部还具有片内Flash、片内看门狗定时器、片内同步／异步串行接口、片内定时／计数器、片内模数转换器等多种资源。上述这些特点使采用该单片机的应用系统不仅具有运行速度快、结构简单、功能强大的特点，而且具有高可靠性和良好的经济性。

变频器采用MicroMaster430变频器。使用内部功能互联(BiCo)技术，具有高度可靠性和灵活性。其控制软件可以实现专用功能：手动自动切换、旁路功能、断带及缺水检测等。在供水水泵机组的每个水泵上安装一个，用于调节水泵的转速。

LCD液晶显示器，本显示器显示部分由SGl2864J5液晶显示模块和六个七段共阴极数码管组成。液晶显示模块显示三个界面，包括：主欢迎界面、设置界面、运行界面。六个数码管显示输入的值。六个七段共阴极数码管显示数值电路。用两个74HC573芯片作为数据锁存器，一个控制段选(SEGLK)；另一个控制位选(BITLK)。可以显示设定的水压设定值；显示单片机设定的参数以及显示报警信息。

蜂鸣器用来当水泵电机过载、电网电压的过压、水压的超限时发出报警信号。

基于锁相环的同步切换电路采用型号为CD4046的数字集成锁相环芯片，该芯片采用DIP一16封装整个电路有两个独立的鉴相器、压控振荡器、源极跟随器和一个5V左右的齐纳稳压二极管组成。其作用是：当工频电源频率值=变频电源频率值时，输出为随相位差变化的带脉冲的直流电平；当大于时，输出为+5V电平；当小于时，输出为零电平。当变频器的频率上升到50Hz时，确认相位与工频电源相同时，发出控制指令，将电机从变频器切换到工频电源，切换时冲击电流较小，实现两种电源的平稳切换。

键盘采用矩阵式独立键盘，用于设置各种参数；采用查询处理方式，定义按键分别是：‘0’、‘1’、‘2’、‘3’、‘4’、‘5’、‘6’、‘7’、‘8’、‘9’、‘小数点’、‘#’(输入数据结束标志)、‘开始’、‘终止’、‘确认’及‘取消’。

串口通讯电路可以实现本实用新型的变频恒压供水控制装置与上位机的通讯。

供水水泵机组由4台水泵组成，用于将水供入用户管网。四台水泵记为M1、M2、M3和M4。每个水泵是由变频器控制，每个水泵都有调速和恒速两个工作状态，水泵的调速工作状态用以根据用户用用水量的变化来改变水泵的转速，以维护管网水压压力恒定。恒速工作状态水泵运行速度恒定，该状态是该水泵对应的变频器工作在50Hz下时的工作状态，为该水泵的额定负荷状态。

本实用新型采用的电子元器件均为已知产品，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案即可知电子元器件的具体连接方式。

本实用新型的工作过程如下所述：

供水装置开始工作时，供水管网水压压力值为零。在控制装置的作用下，变频器开始运行，第一台水泵M1起动且转速逐渐提高，当输出供水压力达到设定值后，其管网的供水量和用水量平衡，此时转速到达某一值，这期间水泵M1工作在调频状态(即调频泵)。

当管网用户用水量增加而水压压力实际值小时，单片机通过压力闭环调节水泵，按设定速率上升到另一稳定转速；反之用水量减小而水压实际值大时，水泵按设定的速率下降到新的稳定转速。

当管网用户用水量继续增加时，变频器输出频率增至工频50Hz时，管网水压压力实际值仍低于设定值，同步切换电路控制水泵M1切换至工频状态(即恒速泵)恒速运行；同时使第二台水泵M2进入调频状态并变速运行，单片机恢复对水压的闭环调节，直到管网水压实际值达到设定值为止。在水泵M2进入调频状态之前，使变频器输出频率降到水泵电机的起动频率，然后水泵再投入。如果用户用水量继续增加，每当变频器输出频率上升达到工频50Hz时，将继续发生如上过程的转换，并有新的水泵M3和M4依次投入并联运行。当最后一个水泵M4投入运行，变频器输出频率达到工频时，而管网水压实际值仍未到设定值时，单片机就会控制蜂鸣器发出水压压力超下限警报。

当管网用户用水量减少而供水水压大，变频器输出频率降至起动频率时，供水水压仍高于设定值，装置将工频运行水泵组的一台水泵关掉，单片机恢复对水压的闭环调节，使水压重新达到设定值。若用水量继续下降，每当变频器输出频率降至水泵电机起动频率时，将继续发生如上过程的转换，直到供水装置剩下一台水泵运行为止。

当一台水泵变频运行，而管网用户用水量接近于零时，水泵最小转速为临界转速(变速运行水泵的最小工作转速)，可根据这一工作状态时间长短和管网用户用水特点，使供水装置转入间歇运行。

Claims (5)

1.一种变频恒压供水控制装置，包括单片机和供水水泵机组，其特征在于，单片机的输入端连接有压力传感器、电网电流/电压信号检测器，单片机的输出端连接有LCD显示器、蜂鸣器、变频器和同步切换电路，变频器和同步切换电路分别与供水水泵机组相连；单片机上还连接有串口通讯电路和键盘。

2.如权利要求1所述的变频恒压供水控制装置，其特征在于，所述的压力传感器采用CYG2000系列压力传感器。

3.如权利要求1所述的变频恒压供水控制装置，其特征在于，所述的单片机采用ATmega16型单片机。

4.如权利要求1所述的变频恒压供水控制装置，其特征在于，所述的同步切换电路采用型号为CD4046的数字集成锁相环芯片。

5.如权利要求1所述的变频恒压供水控制装置，其特征在于，所述的供水水泵机组包括4个水泵。