CN210090991U

CN210090991U - 一种水塔控制电路、半导体芯片以及水塔控制装置

Info

Publication number: CN210090991U
Application number: CN201920856033.4U
Authority: CN
Inventors: 陈旭宏; 王志勇; 俞建悦; 顾永德
Original assignee: MOSO POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: MOSO POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2019-06-06
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2029-06-06

Abstract

本实用新型实施例公开了一种水塔控制电路、半导体芯片以及水塔控制装置，包括：继电器、电机、储水器、微控制单元MCU模块、开关电源模块和输入整流滤波模块；所述触点的一端与所述交流电连接，所述触点的另一端与所述电机连接，用于控制所述电机运行；所述开关电源模块的输出端与所述DC‑DC稳压芯片连接，用于向所述MCU模块提供所述第一直流电压，还与所述第二MOS管连接，用于向所述继电器提供所述第一直流电压；所述MCU模块的第一输出端与所述储水器连接，用于检测所述储水器中水位的变化情况；所述MCU模块的第二输出端与所述线圈连接，用于控制所述触点开启或者闭合。通过实施本实用新型实施例，能够自动、精准地控制水位，降低成本且便于操作。

Description

一种水塔控制电路、半导体芯片以及水塔控制装置

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种水塔控制电路、半导体芯片以及水塔控制装置。

背景技术

目前，一般自来水的水塔需要每隔一段时间进行储水，以免影响水塔的正常使用。现在通用的水塔控制方法，为手动式或机械式；其中，手动控制对水塔进行加水，在实际操作过程中不仅需要人员值守还操作麻烦，既费时耗力又无法准确控制水位，及时满足供需；相比于手动式的水塔控制方法，机械式的方法更为通用，利用水塔中的浮球带动球阀运动，使球阀循环开关而实现对水塔中水位的控制，但机械式的方法易受污物及飘浮物影响，并且长期泡在水中的浮球对水质有一定的影响，球阀长期反复动作容易受损等进而导致球阀动作失准。

如何弥补上述两种控制方式的不足，既能实现自动、精准地控制水位变化，又能达到经济实惠、简单方便的目的，是本申请亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种水塔控制电路，旨在自动、精准地控制水位，降低成本且便于操作。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种水塔控制电路，包括：继电器、电机、储水器、微控制单元MCU模块、开关电源模块和输入整流滤波模块；其中，所述开关电源模块包括第一MOS管、脉冲宽度调制PWM控制器和变压器，所述继电器包括线圈和触点，所述MCU模块包括第二MOS管和DC-DC稳压芯片HT7550；所述输入整流滤波模块的输入端与交流电连接，用于对所述交流电进行整流和滤波；所述开关电源模块的输入端与所述输入整流滤波模块的输出端连接，用于通过所述第一MOS管的斩波、所述PWM控制器的控制和所述变压器的变换，输出第一直流电压；所述触点的一端与所述交流电连接，所述触点的另一端与所述电机连接，用于控制所述电机运行；所述开关电源模块的输出端与所述DC-DC稳压芯片连接，用于向所述MCU模块提供所述第一直流电压，还与所述第二MOS管连接，用于向所述继电器提供所述第一直流电压；所述MCU模块的第一输出端与所述储水器连接，用于检测所述储水器中水位的变化情况；所述MCU模块的第二输出端与所述线圈连接，用于控制所述触点开启或者闭合。

通过实施本实用新型实施例，利用控制芯片的三个引脚连接水塔储水器的低水位点和高水位点，通过芯片检测直流高低电平信号并控制电机工作，从而准确在适当的时候向水塔加水，及时满足供需。水位的高低通过电平高低来量化，便于操作且控制精准，使用寿命长。比起现有技术中的手动式和机械式的控制方法，更加安全卫生，实用方便，适用性更强。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块还包括控制芯片；所述开关电源模块的所述变压器的次级绕组的输出端与所述DC-DC稳压芯片HT7550连接，所述DC-DC稳压芯片HT7550与所述控制芯片连接；所述DC-DC稳压芯片 HT7550，具体用于：将所述第一直流电压调整为第二直流电压，向所述控制芯片提供所述第二直流电压。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块还包括第一发光二极管LED和第二LED；

所述控制芯片的第一引脚VCC与所述DC-DC稳压芯片HT7550的输出端，用于接收所述第二直流电压；第二引脚与所述第一LED连接，用于通过控制所述第一LED亮灭而反映所述控制芯片的运行情况；第三引脚与所述第二LED连接，用于通过控制所述第二LED亮灭而反映所述电机的运行情况；第四引脚RST 与电阻串联，与所述第一引脚VCC连接；第八引脚接地；

所述第一引脚还与所述储水器的第一水位点连接，所述控制芯片的第六引脚I/O口与所述储水器的第二水位点连接，所述控制芯片的第七引脚INT与所述储水器的第三水位点连接，其中，所述第一水位点和所述第二水位点的高度一致，且当水位低于所述第一水位点时所述第一引脚与所述第六引脚断开连接，所述第三水位点的高度高于所述第一水位点的高度。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块，具体用于执行以下至少一项或多项：

当水位低于所述第一水位点，控制所述控制芯片的第六引脚和所述第七引脚为低电平、所述控制芯片的第五引脚PWM为高电平、所述第二MOS管导通以及所述继电器的触点闭合，以使得所述电机工作向所述储水器加水；

当水位上升至高于所述第一水位点且低于所述第三水位点，控制所述第六引脚为高电平、所述第七引脚为低电平、所述第五引脚为高电平以及所述第二 MOS管导通，以使得所述电机工作；

当水位上升至高于所述第三水位点，控制所述第六引脚和所述第七引脚为高电平、所述第五引脚为低电平以及所述第二MOS管关断，以使得所述电机停止工作；

当水位下降至低于所述第三水位点，控制所述第七引脚为低电平、所述第五引脚为低电平以及所述第二MOS管关断，以使得所述电机停止工作。

在一种可能的实现方式中，所述开关电源模块的变压器的次级绕组的输出端与所述第二MOS管的漏极连接，所述控制芯片的第五引脚与所述第二MOS 管的栅极连接，所述第二MOS管的源极与所述线圈的一端连接，所述次级绕组的接地端与所述线圈的另一端连接并接地。

在一种可能的实现方式中，所述输入整流滤波模块的输出端与所述开关电源模块的变压器的第一初级绕组连接，所述输入整流滤波模块的输出端还与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述变压器的第二初级绕组连接。

在一种可能的实现方式中，所述继电器分别与所述交流电的火线和零线连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一直流电压为24V，所述第二直流电压为5V。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种半导体芯片，该半导体芯片可以包括第一方面所描述的水塔控制电路的芯片。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种水塔控制装置，该装置可以包括第一方面及其可选实施例所描述的水塔控制电路或第二方面所描述的芯片，该装置能实现第一方面及其可选实施例所描述的水塔控制电路所具备的有益效果。该装置包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序可以包括程序指令，处理器用于根据程序指令对该装置的动作进行控制管理。可选的，上述水塔控制装置还可以包括收发器，收发器用于支持该装置与其它通信设备的通信。

附图说明

下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作介绍。

图1是本实用新型实施例提供的一种水塔控制的工作原理示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种水塔控制电路原理图；

图3是本实用新型实施例提供的一种关于MCU工作真值表的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种水塔控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种水塔控制电路，包括：继电器、电机、储水器、微控制单元MCU模块、开关电源模块和输入整流滤波模块。本实用新型实施例提供的水塔控制电路，能够自动精准地控制水位变化，经济实惠、简单方便。

本方案的说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

下面结合图示进行详细说明。

图1是本实用新型实施例提供的一种水塔控制的工作原理示意图，由图1 可知，水塔控制电路100包括：继电器101、电机102、储水器103、微控制单元MCU模块104、开关电源模块105和输入整流滤波模块106。

如图1所示，火线(即L线)和零线(即N线)一路分别与输入整流滤波模块106连接，输入整流滤波模块106与开关电源模块105连接，开关电源模块105的一路与微控制单元MCU模块104连接，MCU模块104的一路与储水器103连接；开关电源模块105的另一路与继电器101连接，MCU模块104的另一路也与继电器101连接；火线和零线的另一路还分别与继电器101连接，继电器101与电机102连接。本实用新型实施例对各个模块、器件之间的具体连接方式不作限定。

下面针对本实用新型实施例所提供的水塔控制电路10的结构和功能做详细介绍，请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种水塔控制电路的电路原理图。

如图2所示，包括：继电器101、微控制单元MCU模块104、开关电源模块105和输入整流滤波模块106；电机和储水器分别与所述水塔控制电路连接；在满足电路功能的情况下，本实用新型实施例对电路原理图涉及的具体电路元器件的配置不作限定。其中，所述开关电源模块105包括第一MOS管、脉冲宽度调制PWM控制器和变压器，所述继电器101包括线圈和触点，其中，所述开关电源模块105可以输出24V直流电压；所述MCU模块104包括第二MOS管和DC-DC稳压芯片HT7550；所述输入整流滤波模块106的输入端与交流电连接，用于对所述交流电进行整流和滤波；可选地，220V交流电通过AC座的CN1 接入电路。所述开关电源模块105的输入端与所述输入整流滤波模块106的输出端连接，用于通过所述第一MOS管的斩波、所述PWM控制器的控制和所述变压器的变换，输出第一直流电压；所述触点的一端与所述交流电连接，所述触点的另一端与所述电机连接，用于控制所述电机运行；所述开关电源模块105 的输出端与所述DC-DC稳压芯片连接，用于向所述MCU模块104提供所述第一直流电压，还与所述第二MOS管连接，用于向所述继电器101提供所述第一直流电压；所述MCU模块104的第一输出端与所述储水器连接，用于检测所述储水器中水位的变化情况；所述MCU模块104的第二输出端与所述线圈连接，用于控制所述触点开启或者闭合。

本实用新型实施例提供的水位控制电路，不仅通过继电器连接到电机，为电机提供工作电压，还通过整流滤波模块、开关管、变压器实现AC-DC的转换，能够输出稳定的24V直流安全电压，其中，24V的电压不仅向继电器的线圈供电，还通过DC-DC稳压IC HT7550向MCU提供5V电压。在这样的电路设计中，通过将水位的高低变化转化为5V直流的高低电平信号，利用MCU控制芯片检测高低电平信号的变化，以此来控制电机的运行，使得水塔中的储水量满足需求。在实际操作过程中，相比于手动式的水塔控制方法，不需要人员值守，操作简单，节约时间，准确控制水位；相比于机械式的水塔控制方法，受环境影响小，并且由于去除浮球的设计而更加卫生、安全以及提高了水位控制的准确度。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块104还包括控制芯片；所述开关电源模块105的所述变压器的次级绕组的输出端与所述DC-DC稳压芯片 HT7550连接，所述DC-DC稳压芯片HT7550与所述控制芯片连接；所述DC-DC 稳压芯片HT7550，具体用于：将所述第一直流电压调整为第二直流电压，向所述控制芯片提供所述第二直流电压。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块104还包括第一发光二极管LED 和第二LED；

具体地，在电路运行过程中，通过LED来指示具体器件的工作情况。例如，当开关电源正常工作并能向MCU正常提供工作电压，则LED1(即第一LED) 红灯亮，指示MCU工作正常；当MCU的Pin5输出高电平电机工作时，则LED2 (即第二LED)绿灯亮；若Pin5输出低电平时继电器101断开电机不工作，LED1 亮、LED2灭。MCU工作真值表，请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种关于MCU工作真值表的图，其中，高电平为1，低电平为0，如图所示， Pin6和Pin7均为0时，Pin5输出1；Pin 6为1、Pin7为0时，Pin5输出状态保持原来状态；Pin 6和Pin7均为1时，Pin5输出0；Pin 6为1，Pin7再次变为0 时，Pin5输出状态保持原来状态。

在一种可能的实现方式中，所述MCU模块104，具体用于执行以下至少一项或多项：

当水位低于所述第一水位点，控制所述控制芯片的第六引脚和所述第七引脚为低电平、所述控制芯片的第五引脚PWM为高电平、所述第二MOS管导通以及所述继电器101的触点闭合，以使得所述电机工作向所述储水器加水，其中在本步骤以及之后的步骤中，第六引脚、第七引脚和第五引脚的电平关系在此不再赘述，请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种关于MCU工作真值表的示意图；

具体地，从MCU的Pin6(即第六引脚)、Pin7(即第七引脚)及Pin1(即第一引脚)引出三根导线到储水器作水位检测，其中，Vcc为5V，Pin6引入的导线接在储水器的低水位点(即第二水位点)，Vcc引入的导线跟Pin6导线平行接在储水器的低水位点(即第一水位点)，其中，所述低水位为水塔储水器需要开始进行补水的位置，即当水位低于低水位点时需要电机向储水器中加水。的 Pin7引入的导线接在储水器的高水位点(即第三水位点)，其中，高水位点为水位溢出警戒线处，即当水位达到最高水位点，储水器中水量为该储水器能够储存的最大水量；然后Vcc通过水位的上升、下降来与Pin6和Pin7连通或断开而建立高、低电平(设定Pin6、Pin7悬空时为低电平，即当Vcc与Pin6或者Pin7 断开时，Pin6或Pin7悬空)。

当水位低于Pin6所处的低水位点时，则Pin6和Pin7都跟Vcc是不连通的，即Pin6和Pin7都是悬空的，都为低电平，此时MCU的Pin5输出高电平，使 MOS管Q2(即第二MOS管)导通，则继电器101的触点闭合，电机工作，开始向储水器进行补水，随着水位的升高达到Pin6处但还未到达Pin7处，Pin6与 Vcc连通，则Pin6变成高电平，Pin7还是悬空为低电平，此时Pin5保持原状态继续输出高电平，Q2继续导通电机继续工作，直到水位上升到Pin7处使其与 Vcc连通，这时Pin6和Pin7都变成高电平，Pin5输出低电平关断Q2，电机停止运行，水位已达最高位；后续随着水位的下降，Pin7与Vcc断开而悬空变成低电平，又形成一高一低电平，Pin5保持原状态继续输出低电平，Q2继续处于关断状态直到水位下降到Pin6处以下，使Pin6、Pin7都悬空变为低电平，Pin5 才改变为高电平使Q2导通，电机工作开始向储水器补充水；这样反复循环自动控制水位供需。

在一种可能的实现方式中，所述开关电源模块105的变压器的次级绕组的输出端与所述第二MOS管的漏极连接，所述控制芯片的第五引脚与所述第二 MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极与所述线圈的一端连接，所述次级绕组的接地端与所述线圈的另一端连接并接地。

在一种可能的实现方式中，所述输入整流滤波模块106的输出端与所述开关电源模块105的变压器的第一初级绕组连接，所述输入整流滤波模块106的输出端还与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述变压器的第二初级绕组连接。

在一种可能的实现方式中，所述继电器101分别与所述交流电的火线和零线连接。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的水塔控制电路可以应用在SCALE、 ASIC等具有驱动作用的芯片上，也可以应用在具有驱动作用的器件或者电子产品上，本实用新型实施例对此不做限定。

请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的一种水塔控制装置的结构示意图。水塔控制装置200包括：存储器101、处理器102以及水塔控制电路100。存储器101用于存储指令，处理器102用于执行指令，水塔控制电路100用于根据水位变化调节水塔的储水量。

可选的，上述水塔控制装置200还可以包括收发器103，收发器103用于在处理器102的控制下与其他设备进行通信。

其中，处理器102可以是中央处理器(英文：central processing unit，简称：CPU)，通用处理器，数字信号处理器(英文：digital signal processor，简称：DSP)，专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，简称：ASIC)，现场可编程门阵列(英文：field programmable gate array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本实用新型实施例公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP 和微处理器的组合等等。收发器103可以是通信接口、收发电路等，其中，通信接口是统称，可以包括一个或多个接口。

除了图1所示的存储器101、处理器102、水塔控制电路100、收发器103 之外，本实用新型实施例中水塔控制装置通常根据该水塔控制装置的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。可选的，该装置能实现上述水塔控制电路所具备的有益效果，水塔控制电路100的结构和功能可以参考前述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

在本实用新型又一实施例中，还提供一种半导体芯片，该半导体芯片可以是第一方面所描述的水塔控制电路的芯片，也可以是集成第一方面所描述的水塔控制电路和其他外接电路的芯片。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型实施例的保护范围，凡在本实用新型实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型实施例的保护范围之内。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，所述电路以及模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元、电路、模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种水塔控制电路，其特征在于，包括：继电器、电机、储水器、微控制单元MCU模块、开关电源模块和输入整流滤波模块；其中，所述开关电源模块包括第一MOS管、脉冲宽度调制PWM控制器和变压器，所述继电器包括线圈和触点，所述MCU模块包括第二MOS管和DC-DC稳压芯片HT7550；

所述输入整流滤波模块的输入端与交流电连接，用于对所述交流电进行整流和滤波；

所述开关电源模块的输入端与所述输入整流滤波模块的输出端连接，用于通过所述第一MOS管的斩波、所述PWM控制器的控制和所述变压器的变换，输出第一直流电压；

所述触点的一端与所述交流电连接，所述触点的另一端与所述电机连接，用于控制所述电机运行；

所述开关电源模块的输出端与所述DC-DC稳压芯片连接，用于向所述MCU模块提供所述第一直流电压，还与所述第二MOS管连接，用于向所述继电器提供所述第一直流电压；

所述MCU模块的第一输出端与所述储水器连接，用于检测所述储水器中水位的变化情况；

所述MCU模块的第二输出端与所述线圈连接，用于控制所述触点开启或者闭合。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述MCU模块还包括控制芯片；所述开关电源模块的所述变压器的次级绕组的输出端与所述DC-DC稳压芯片HT7550连接，所述DC-DC稳压芯片HT7550与所述控制芯片连接；

所述DC-DC稳压芯片HT7550，具体用于：将所述第一直流电压调整为第二直流电压，向所述控制芯片提供所述第二直流电压。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述MCU模块还包括第一LED和第二LED：

所述控制芯片的第一引脚VCC与所述DC-DC稳压芯片HT7550的输出端，用于接收所述第二直流电压；第二引脚与所述第一LED连接，用于通过控制所述第一LED亮灭而反映所述控制芯片的运行情况；第三引脚与所述第二LED连接，用于通过控制所述第二LED亮灭而反映所述电机的运行情况；第四引脚RST与电阻串联，与所述第一引脚VCC连接；第八引脚接地；

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述MCU模块，具体用于执行以下至少一项或多项：

当水位上升至高于所述第一水位点且低于所述第三水位点，控制所述第六引脚为高电平、所述第七引脚为低电平、所述第五引脚为高电平以及所述第二MOS管导通，以使得所述电机工作；

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，

所述开关电源模块的变压器的次级绕组的输出端与所述第二MOS管的漏极连接，所述控制芯片的第五引脚与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极与所述线圈的一端连接，所述次级绕组的接地端与所述线圈的另一端连接并接地。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，

所述输入整流滤波模块的输出端与所述开关电源模块的变压器的第一初级绕组连接，所述输入整流滤波模块的输出端还与所述第一MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述PWM控制器连接，所述PWM控制器与所述变压器的第二初级绕组连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电路，其特征在于，所述继电器分别与所述交流电的火线和零线连接。

8.根据权利要求2-6任一项所述的电路，其特征在于，所述第一直流电压为24V，所述第二直流电压为5V。

9.一种半导体芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的水塔控制电路。

10.一种水塔控制装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的水塔控制电路或者半导体芯片。