CN214741993U - 一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，属于水泵技术领域，解决了水泵来水检测上的可靠性兼顾简化设计的问题，其技术方案要点是包括永磁同步电机驱动主回路、强弱电隔离开关电路、以及来水检测电路；所述永磁同步电机驱动主回路外接直流供电端，具有六个功率开关晶体管通过三相桥式连接方式用于连接永磁同步电机的U、V和W相线路上，六个功率开关晶体管分别连接于微控制器以获取六个脉宽信号,利用永磁同步电机或直流无刷电机的发电特性，通过检测自来水带动叶轮及转轴转动产生的反电动势电压达到最终检测来水的目的，达到了简化设计、结构可靠，便于维护，提高实用性效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁电机智能水泵领域，特别地，涉及一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置。
背景技术
一般来说，目前市面上永磁电机智能水泵并没有针对自来水停水后增加单独的来水检测装置，多数是在自来水停水触发水泵控制器缺水保护或干转保护停机后，在间隔一定时间内重新启动水泵，再一次进行缺水保护或干转保护判断，间接的去检测自来水是否来水，这样重复的检测不仅影响用户体验，也在一定程度上磨损了水泵的密封部件，减少了水泵的寿命。
部分水泵采用在进水管路上增加流量传感器，通过来水后，自来水本身的压力带动流量传感器的叶轮，内置的霍尔传感器将信号反馈给控制器，从而让控制器知晓当前来水情况，这种设计增加了额外的物料成本，且流量传感器在商用泵和工业泵中通用性不强，又要兼顾本身传感器的可靠性，也使水泵结构变的更加复杂，不利于水泵结构小型化、紧凑化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，以达到利用永磁同步电机或直流无刷电机在发电状态下产生的反电动势,通过本方案的电路进行检测,从而实现来水检测的目的。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，包括永磁同步电机驱动主回路、强弱电隔离开关电路、以及来水检测电路；
所述永磁同步电机驱动主回路外接直流供电端，具有六个功率开关晶体管通过三相桥式连接方式用于连接永磁同步电机的U、V和W相线路上，六个功率开关晶体管分别连接于微控制器以获取六个脉宽信号；
所述强弱电隔离开关电路获取为控制器的P1信号并通过继电器动作来切换永磁同步电机的U、V和W相三相中的其中两相的通断，来水检测电路通过强弱电隔离开关电路连接于通断控制中的其中一相线路，来水检测电路的输出端连接于微处理器。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述功率开关晶体管为N型MOS管。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述永磁同步电机驱动主回路的外界直流供电端之间连接有电容C1。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述强弱电隔离开关电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R1、继电器和NPN三极管Q7，所述电阻R1的一端作为微控制器的一个输入端，电阻R4的另一端连接NPN三极管Q7的基极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端和NPN三极管Q7的发射极接地，NPN三极管Q7的集电极连接电阻R1的一端和继电器的线圈一端，电阻R1的另一端和继电器线圈的另一端共同连接电压Vcc。
作为本实用新型的具体方案可以优选为：所述来水检测电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电容C2和电容C3，二极管D2的阳极用于采样三相线路中的一相线路，二极管D2的阴极连接电容C2一端、电阻R2一端、和电容C2一端，电阻R2的另一端连接电阻R3一端、二极管D1的阳极、二极管D3的阴极和微处理器的一个引脚，二极管D1的阴极连接3.3V电压，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R3的另一端和二极管D3的阳极共同接地。
本实用新型技术效果主要体现在以下方面：
一、基于永磁电机及水泵本身的特性，可在原有的永磁控制器基础上新增检测电路，无需额外增加零部件；
二、检测精度高，可以根据特定水泵详细调试参数，使检测装置与水泵更匹配；
三、结构简单，可维护性高，不改变水泵本身结构，有利于水泵结构小型化、集成化；
四、相比现有技术被动试探的检测方式，能主动检测来水状态，减少水泵重复启动带来的损伤，提高密封部件的寿命及整体可靠性。
附图说明
图1为实施例中永磁同步电机驱动主回路；
图2为实施例中来水检测电路连接结构。
附图标记：100、永磁同步电机驱动主回路；200、强弱电隔离开关电路；300、来水检测电路。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本实用新型的限制。
实施例：
一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，参考图1和图2所示，包括永磁同步电机驱动主回路100、强弱电隔离开关电路200、以及来水检测电路300。
永磁同步电机驱动主回路100外接直流供电端，具有六个功率开关晶体管通过三相桥式连接方式用于连接永磁同步电机的U、V和W相线路上，六个功率开关晶体管分别连接于微控制器以获取六个脉宽信号。
强弱电隔离开关电路200获取为控制器的P1信号并通过继电器动作来切换永磁同步电机的U、V和W相三相中的其中两相的通断。
来水检测电路300通过强弱电隔离开关电路200连接于通断控制中的其中一相线路，来水检测电路300的输出端连接于微处理器。
具体的，以结合图1和图2示意实施的一个例子，功率开关晶体管为N型MOS管。Q1-Q6分别为六个N型MOS管，永磁同步电机驱动主回路100外接直流供电端，直流供电端分别为DC+和DC-，永磁同步电机驱动主回路100的外界直流供电端之间连接有电容C1。这里的电容C1为电解电容，能够起到滤波稳压的作用。六个脉宽信号分别为PWM1-PWM6。PWM波是可以通过为微处理器控制输出的。对于微处理器，即MCU，可以是51单片机，或DSP2812单片机。
参考图2，示意了采取三相电路中的U相和W相，W相受强弱电隔离开关电路200控制接地，U相受强弱电隔离开关电路200控制通断。
具体的，强弱电隔离开关电路200包括电阻R4、电阻R5、电阻R1、继电器和NPN三极管Q7，电阻R1的一端作为微控制器的一个输入端，电阻R4的另一端连接NPN三极管Q7的基极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端和NPN三极管Q7的发射极接地，NPN三极管Q7的集电极连接电阻R1的一端和继电器的线圈一端，电阻R1的另一端和继电器线圈的另一端共同连接电压Vcc。
另外，来水检测电路300包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电容C2和电容C3，二极管D2的阳极用于采样三相线路中的一相线路，二极管D2的阴极连接电容C2一端、电阻R2一端、和电容C2一端，电阻R2的另一端连接电阻R3一端、二极管D1的阳极、二极管D3的阴极和微处理器的一个引脚，二极管D1的阴极连接3.3V电压，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R3的另一端和二极管D3的阳极共同接地。
由上述电路结构可知：本方案主要利用永磁同步电机或直流无刷电机M在发电状态下产生的反电动势,通过本电路进行检测,从而实现来水检测。首先，由于永磁同步电机的特殊性,自来水停水后,水泵由于缺水保护或者干转保护等处于停机状态,当来水后,自来水本身的压力能够推动水泵叶轮进行旋转。由于叶轮与电机转子通常为同轴设计,即电机本身也会因为叶轮的转动而发生旋转。此时,永磁同步电机就会因为外力的作用而处于发电状态,绕组上会产生反电动势。
参照图2电路,来水检测电路300通过继电器K1隔离强电与弱电。
当电机M处于正常工作时，微处理器可以控制信号P1保持低电平状态，继电器K1断开，U、V、W相强电部分与检测电路断开，即不启用来水检测。
当电机由于停水而停机时，控制信号P1保持高电平状态，驱动三极管Q7进而使继电器K1吸合，来水检测电路300开始工作。此时，取U、V、W相中两相U、W作为检测对象，并使W与弱电部分共地。
当来水后，自来水由于自身的压力带动叶轮进而带动电机转动，电机处于发电状态，在三相绕组上产生反电动势电压，即电路中U和W之间产生电压。通过二极管D2和电容C2、电容C3组成的整流滤波之后形成稳定的直流电压，进而通过电阻R2和电阻R3组成的分压电路，以及二极管D1和二极管D3组成的保护电路，最终使电压信号进入到单片机或微处理器的AD采样口。通过阈值判断当前的来水状态，若判断成功即表示来水，则使控制信号P1重新保持低电平状态，断开K1继电器，通过晶体管Q1-Q6逆变回路使电机重新工作。至此，完成来水检测。
当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，其特征是，包括永磁同步电机驱动主回路、强弱电隔离开关电路、以及来水检测电路；
所述永磁同步电机驱动主回路外接直流供电端，具有六个功率开关晶体管通过三相桥式连接方式用于连接永磁同步电机的U、V和W相线路上，六个功率开关晶体管分别连接于微控制器以获取六个脉宽信号；
所述强弱电隔离开关电路获取为控制器的P1信号并通过继电器动作来切换永磁同步电机的U、V和W相三相中的其中两相的通断，来水检测电路通过强弱电隔离开关电路连接于通断控制中的其中一相线路，来水检测电路的输出端连接于微处理器。
2.如权利要求1所述的一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，其特征在于：所述功率开关晶体管为N型MOS管。
3.如权利要求1所述的一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，其特征在于：所述永磁同步电机驱动主回路的外界直流供电端之间连接有电容C1。
4.如权利要求1所述的一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，其特征在于：所述强弱电隔离开关电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R1、继电器和NPN三极管Q7，所述电阻R1的一端作为微控制器的一个输入端，电阻R4的另一端连接NPN三极管Q7的基极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端和NPN三极管Q7的发射极接地，NPN三极管Q7的集电极连接电阻R1的一端和继电器的线圈一端，电阻R1的另一端和继电器线圈的另一端共同连接电压Vcc。
5.如权利要求1所述的一种用于永磁电机智能水泵的来水检测装置，其特征在于：所述来水检测电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电容C2和电容C3，二极管D2的阳极用于采样三相线路中的一相线路，二极管D2的阴极连接电容C2一端、电阻R2一端、和电容C2一端，电阻R2的另一端连接电阻R3一端、二极管D1的阳极、二极管D3的阴极和微处理器的一个引脚，二极管D1的阴极连接3.3V电压，电容C2的另一端、电容C3的另一端、电阻R3的另一端和二极管D3的阳极共同接地。
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| CN112963340A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-06-15 | 利欧集团浙江泵业有限公司 | 一种用于永磁电机智能水泵的来水检测方法 |
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