TW201535082A - 一種適用於排水泵的水位檢測控制電路及其工作方法 - Google Patents

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Deng-Qing He
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Abstract

本案公開了一種適用於排水泵的水位檢測控制電路及其工作方法，該水位檢測控制電路包括供電單元、檢測單元及水泵單元；供電單元用於對檢測單元以及水泵單元提供電壓；檢測單元包括感測器部分和比較部分，感測器部分用於週期性地檢測排水泵中水位位置；比較部分將水位位置所對應的感應數值以及檢測單元中預設的第一閾值進行比較，並產生驅動信號；水泵單元用於接收來自該檢測單元的驅動信號，使排水泵工作。本案所涉及的控制電路能夠抗液位元波動，並易於集成化及具有高可靠性的特點，能夠安裝在排水泵內，與排水泵形成一體化結構。

Description

一種適用於排水泵的水位檢測控制電路及其工作方法
本案涉及排水泵領域，尤其涉及一種適用於排水泵的水位檢測控制電路及其工作方法。
目前市場上各類電器用的排水泵一般都是將泵體與水位感應器分開設計，導致了安裝不方便，並且泵體與水位感應器的分離也會使控制電路較為複雜。現有技術中的水位感應器多採用幹簧管式浮子開關，由於幹簧管式浮子開關屬於可運動部件，使得水位控制較為複雜，液面波動時易於產生誤動作等情況。
本案的目的在於提供一種適用於排水泵的水位檢測控制電路及其工作方法，以便使水位檢測控制電路能夠安裝在排水泵內，與排水泵形成一體化結構，而且使水位檢測控制電路具備抗液位元波動的功能以及簡單、易於集成化、可靠性好的特點。
為實現上述目的，本案的一方面提出了一種適用於排水泵的水位檢測控制電路，該水位檢測控制電路包括供電單元、檢測單元以及水泵單元；其中該供電單元，用於對該檢測單元以及水泵單元提供電壓；該檢測單元，包括感測器部分和比較部分，其中該感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置；該比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該檢測單元中預設的第一閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號；該水泵單元，用於接收來自該檢測單元的驅動信號，使排水泵工作預設的時間段。
本案所提供的技術方案的有益效果在於藉由上述水位檢測控制電路的設置，能夠使該電路具備自動檢測排水泵中水位位置的功能，並且能夠根據比較結果控制排水泵工作。
優選的是，該水位檢測控制電路安裝於排水泵的內部。
優選的是，該供電單元包括電源單元和穩壓單元，其中該電源單元，用於將外接的交流電轉換成直流電，並將轉換後的直流電提供給該穩壓單元以及水泵單元；該穩壓單元，用於將該轉換後的直流電進行穩壓後提供至該檢測單元以及水泵單元。
優選的是，該檢測單元包括兩組檢測電路，其中第一組檢測電路中的感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置，其比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該第一組檢測電路的比較部分中預設的第一閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號；第二組檢測電路中的感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置，其比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該第二組檢測電路的比較部分中預設的第二閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號。
優選的是，該水泵單元中包括延時控制電路，用於接收來自該檢測單元的驅動信號後，按照預設的至少一個間歇啟動週期以及一個工作週期來控制排水泵工作，其中該間歇啟動週期是指使排水泵啟動的第一時間段以及使排水泵不工作的第二時間段之和；該工作週期是指使排水泵正常工作的第三時間段，並且該第三時間段大於該第一時間段。
優選的是，該延時控制電路還用於在接收到來自該檢測單元的信號從驅動信號變為無輸入信號後，按照預設的延時週期來控制排水泵工作，其中該延時週期是指使排水泵繼續工作的第四時間段。
優選的是，該水泵單元中還包括警報輸出介面，用於外接警報電路。
本案的另一方面提出了一種適用於排水泵的水位檢測控制電路的工作方法，該方法包括以下步驟：用第一感測器產生排水泵中水位位置所對應的感應數值；將該感應數值與第一閾值相比較；當該感應數值小於該第一閾值時，排水泵不工作；當該感應數值大於該第一閾值時，控制排水泵按照預設的至少一個間歇啟動週期以及一個工作週期來工作，其中該間歇啟動週期是指使排水泵啟動的第一時間段以及使排水泵不工作的第二時間段之和；該工作週期是指使排水泵正常工作的第三時間段，並且該第三時間段大於該第一時間段。
本案的該方案的有益效果在於藉由上述工作方法，能夠控制排水泵按照預設的工作方式工作。
優選的是，當上一次檢測到的排水泵中水位位置所對應的感應數值大於該第一閾值，並且當前檢測到的排水泵中水位位置所對應的感應數值小於該第一閾值時，控制排水泵按照預設的延時週期來工作，其中該延時週期是指使排水泵繼續工作的第四時間段。
優選的是，當該排水泵的水位位置高於低水位時，該方法還包括以下步驟：用高於該第一感測器的第二感測器產生排水泵中水位位置所對應的感應數值；將該感應數值與第二閾值相比較；當該感應數值大於該第二閾值時，控制排水泵正常工作，並且對外發出警報信號。
下面將結合本案實施例中之圖示，對本案實施例中之技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述之實施例僅僅是本案一部分實施例，而不是全部之實施例。基於本案中之實施例，本領域普通技術人員在沒有作出進步性勞動前提下所獲得之所有其他實施例，都屬於本案保護之範圍。
如圖1所示，依照本案所涉及的水位檢測控制電路包括電源單元10、穩壓單元20、檢測單元30以及水泵單元40。其中該電源單元10分別與穩壓單元20以及水泵單元40相連接，該穩壓單元20還分別與該檢測單元30以及水泵單元40相連接，該檢測單元30與水泵單元40相連接。
具體的電源單元10的電路原理圖如圖2所示，該電源單元10中可以採用型號為CX7131的開關電源管理晶片U1，該電源單元10的電路即為開關電源管理晶片U1的常見應用電路。該電路的具體功能是將L埠以及N埠接入的交流電轉換成12V的直流電，並將上述12V直流電供給穩壓單元20以及水泵單元40。
具體的穩壓單元20的電路原理圖如圖3所示，該穩壓單元20中可以採用型號為78L05的穩壓晶片U5，該穩壓晶片U5的1腳為電壓輸入引腳，用於藉由第五二極體D5連接至電源單元10的輸出端，其中該第五二極體D5用於防反放電；該穩壓晶片U5的2腳為接地引腳；該穩壓晶片U5的3腳為電壓輸出引腳，用於將穩壓後的5V電壓輸出至檢測單元30以及水泵單元40，並且該輸出引腳還經第十三電容C13接地。
具體的檢測單元30的電路原理圖如圖4所示，該檢測單元30中採用具有水位檢測功能的晶片，具體包括低水位檢測晶片U2和高水位檢測晶片U3，上述兩個檢測晶片是同款IC，其中低水位是指排水泵中的水位處於正常的水位範圍；高水位是指排水泵中的水位處於非正常的水位範圍。該低水位檢測晶片U2的1腳為信號輸入引腳，其可藉由第一介面B連接第一感應頭，用於檢測外界的電容場的變化，讀取電容值；該低水位檢測晶片U2的2腳懸空；該低水位檢測晶片U2的3腳為輸出引腳，藉由第十四電阻R14接至第二連接點P2；該低水位檢測晶片U2的4腳懸空；該低水位檢測晶片U2的5腳接地；該低水位檢測晶片U2的6腳懸空；該低水位檢測晶片U2的7腳藉由第十電容C10接至穩壓單元20的3腳；該低水位檢測晶片U2的8腳接至穩壓單元20的3腳，並且從該穩壓單元20的3腳引出第十九電阻R19接至第二連接點P2。
該高水位檢測晶片U3的1腳為信號輸入引腳，其可藉由第二介面C連接第二感應頭，用於檢測外界的電容場的變化，讀取電容值，其中該第二感應頭的位置高於該第一感應頭的位置；該高水位檢測晶片U3的2腳懸空；該高水位檢測晶片U3的3腳為輸出引腳，藉由第十五電阻R15接至第一連接點P1；該高水位檢測晶片U3的4腳懸空；該高水位檢測晶片U3的5腳接地；該高水位檢測晶片U3的6腳懸空；該高水位檢測晶片U3的7腳藉由第十一電容C11接至穩壓單元20的3腳；該高水位檢測晶片U3的8腳接至穩壓單元20的3腳，並且從該穩壓單元20的3腳引出第十二電容C12接地。
具體的水泵單元40的電路原理圖如圖5所示，該水泵單元40中可採用延時控制晶片U4，該延時控制晶片U4的1腳為電源引腳，連接至穩壓單元20的3腳；該延時控制晶片U4的2、3、4、5腳懸空；該延時控制晶片U4的6腳藉由第十六電阻R16接至NPN型第一三極管Q1的基極；該延時控制晶片U4的7腳接至第二連接點P2；該延時控制晶片U4的8腳接地；第一三極管Q1的發射極接地；第一三極管Q1的集電極接至型號為US79的霍爾開關的2腳；該霍爾開關的2腳還接至NPN型第二三極管Q2的集電極；該第二三極管Q2的發射極接地；第二三極管Q2的基極藉由第十七電阻R17，第十八電阻R18接至第三介面D，並且該介面可連接至外部警報電路；PNP型第三三極管Q3的集電極連接至該第十七電阻R17和第十八電阻R18之間，第三三極管Q3的發射極接至穩壓單元20的3腳；第三三極管Q3的基極接至第一連接點P1；該霍爾開關的1腳和3腳分別接至電機M1的左右線圈；該電機M1連接至電源單元10，由電源單元10的輸出電壓12V供電。
該低水位檢測晶片U2中設置的程式用於完成低水位檢測功能，具體的檢測過程如下：該晶片的1腳藉由第一介面B連接的第一感應頭來感應外界電容場的變化，當水位的位置發生變化時，電容場會發生變化，該低水位檢測晶片U2讀取當前的電容值CB；由於該低水位檢測晶片U2的7腳已經預先設置了第一電容閾值C10，因此該低水位檢測晶片U2會將上述1腳讀取的電容值CB與7腳的第一電容閾值進行比較；當該電容值CB比第一電容閾值C10高時，該低水位檢測晶片U2的3腳會開啟，輸出低電平；當該電容值CB比第一電容閾值C10低時，該低水位檢測晶片U2的3腳無輸出。
該高水位檢測晶片U3中設置的程式用於完成高水位檢測功能，具體的檢測過程如下：該晶片的1腳藉由第二介面C連接的第二感應頭來感應外界電容場的變化，當水位的位置發生變化時，電容場會發生變化，該高水位檢測晶片U3讀取當前的電容值CC；由於該高水位檢測晶片U3的7腳已經預先設置了第二電容閾值C11，因此該高水位檢測晶片U3會將上述1腳讀取的電容值CC與7腳的第二電容閾值進行比較；當該電容值CC比第二電容閾值C11高時，該高水位檢測晶片U3的3腳會開啟，輸出低電平；當該電容值CC比第二電容閾值C11低時，該高水位檢測晶片U3的3腳無輸出。
該延時控制晶片U4中設置的程式用於完成延時控制功能，具體的延時控制過程如圖6所示：當該延時控制晶片U4的7腳接收到低電平時，該晶片的6腳在第一預設時間段T1內輸出高電平，在第二預設時間段T2內無輸出，將上述第一預設時間段T1和第二預設時間段T2作為對排水泵的間歇啟動週期，在第二預設時間段T2之後還可以根據需要設置若干個間歇啟動週期，已達到將排水泵的葉輪工作腔體內的空氣基本排空的目的。之後在第三預設時間段T3內輸出高電平，正式啟動排水泵工作；當該延時控制晶片U4的7腳由低電平切換至無輸入時，該晶片的6腳在預設的第四時間段T4內繼續輸出高電平，當該第四時間段T4過後，該延時控制晶片U4的6腳無輸出。
本案所涉及的適用於排水泵的水位檢測控制電路的工作原理是：電源單元10將外接的交流電轉換成12V的直流電供給電機M1以及穩壓單元20的1腳；該穩壓單元20將上述12V電壓進行穩壓，並用穩壓後的5V電壓對檢測單元30中的低水位檢測晶片U2和高水位檢測晶片U3以及水泵單元40中的延時控制晶片U4和第三三極管Q3供電。
當排水泵的水位位置發生變化時，電容場會發生變化，該低水位檢測晶片U2會藉由第一介面B連接的第一感應頭讀取當前的外界電容場的電容值CB；之後將該電容值CB與第一電容閾值C10進行比較，當該電容值CB比第一電容閾值C10低時，說明排水泵的水位還低於第一感應頭的位置，無需啟動排水功能，此時該低水位檢測晶片U2的3腳無輸出，以致使該延時控制晶片U4不工作，無高電平輸出，使得第一三極管Q1截止，最終使得電機M1不工作。
當該電容值CB比第一電容閾值C10高時，說明排水泵的水位已經高於第一感應頭的位置，此時該低水位檢測晶片U2的3腳會開啟，輸出低電平，觸發該延時控制晶片U4的7腳，使該晶片的6腳在預設的間歇啟動週期後輸出高電平，使得第一三極管Q1導通，最終使得電機M1通電工作，將水泵出。
當該電容值CB由高於第一電容閾值C10變為低於第一電容閾值C10時，說明排水泵的水位已經低於第一感應頭的位置，無需啟動排水功能，此時該低水位檢測晶片U2的3腳無輸出，以致使該延時控制晶片U4的7腳由低電平切換至無輸入狀態，則該晶片的6腳在預設的第四時間段T4內繼續輸出高電平，使第一三極管Q1導通，電機M1通電工作，但是當該第四時間段T4過後，該延時控制晶片U4的6腳則無高電平輸出，此時第一三極管Q1截止，最終使得電機M1不工作。
當該低水位檢測晶片U2電路失效或者損壞的情況下，或者當該低水位檢測晶片U2電路正常工作，但是排水泵的進水流量大於排水流量時，會導致排水泵中的水位高於第一感應頭並繼續升高至第二感應頭，此時將啟用該高水位檢測晶片U3電路。
當排水泵的水位位置發生變化時，電容場會發生變化，該高水位檢測晶片U3會藉由第二介面C連接的第二感應頭讀取當前的外界電容場的電容值CC；之後將該電容值CC與第二電容閾值C11進行比較，當該電容值CC比第二電容閾值C11高時，說明排水泵的水位已經高於第二感應頭的位置，需要啟動排水功能以及對外警報功能，此時該高水位檢測晶片U3的3腳輸出低電平，使得第三三極管Q3導通，進而使得第二三極管Q2導通，最終使得電機M1通電工作，將水泵出，並且第三介面D接通外部警報電路實現警報功能。
本案所涉及的適用於排水泵的水位檢測控制電路能夠安裝在排水泵內，與排水泵形成一體化結構；由於該水位檢測控制電路中不含有現有技術中的例如幹簧管式浮子開關等運動部件，因此具備了抗液位波動的功能；該水位檢測控制電路還具有簡單、易於集成化以及可靠性好的特點。
以上所述，僅是本案的較佳實施例而已，並非對本案作任何形式上的限制，雖然本案已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本案，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本案技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本案技術方案內容，依據本案的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本案技術方案的申請專利範圍內。
10‧‧‧電源單元
20‧‧‧穩壓單元
30‧‧‧檢測單元
40‧‧‧水泵單元
U5‧‧‧穩壓晶片
U2‧‧‧低水位檢測晶片
U3‧‧‧高水位檢測晶片
U4‧‧‧延時控制晶片
B‧‧‧第一介面
C‧‧‧第二介面
R14‧‧‧第十四電阻
R15‧‧‧第十五電阻
R16‧‧‧第十六電阻
R17‧‧‧第十七電阻
R18‧‧‧第十八電阻
P2‧‧‧第二連接點
C10‧‧‧第十電容
C11‧‧‧第十一電容
Q1‧‧‧第一三極管
Q2‧‧‧第二三極管
Q3‧‧‧第三三極管
M1‧‧‧電機
T1‧‧‧第一預設時間段
T2‧‧‧第二預設時間段
T3‧‧‧第三預設時間段
T4‧‧‧第四時間段
為了更清楚地說明本案實施例或習知技術中之技術方案，下面將對實施例或習知技術描述中所需要使用之圖示作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中之圖示僅僅是本發明之一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出進步性勞動之前提下，還可以根據該等圖示獲得其他之圖示。
圖1示出了本案所涉及的水位檢測控制電路的框圖。
圖2示出了本案所涉及的電源單元的電路原理圖。
圖3示出了本案所涉及的穩壓單元的電路原理圖。
圖4示出了本案所涉及的檢測單元的電路原理圖。
圖5示出了本案所涉及的水泵單元的電路原理圖。
圖6示出了本案所涉及的延時控制晶片的控制時序圖，（a）為延時控制晶片接收低電平時的控制時序；（b）為延時控制晶片的輸入由低電平切換至無輸入時的控制時序。
10‧‧‧電源單元
20‧‧‧穩壓單元
30‧‧‧檢測單元
40‧‧‧水泵單元

Claims (10)

  1. 一種排水泵的水位檢測控制電路，包括供電單元、檢測單元以及水泵單元；其中 該供電單元，用於對該檢測單元以及水泵單元提供電壓； 該檢測單元，包括感測器部分和比較部分，其中該感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置；該比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該檢測單元中預設的第一閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號； 該水泵單元，用於接收來自該檢測單元的驅動信號，使該排水泵工作預設的時間段。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該水位檢測控制電路安裝於該排水泵的內部。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該供電單元包括電源單元和穩壓單元，其中 該電源單元，用於將外接的交流電轉換成直流電，並將轉換後的直流電提供給該穩壓單元以及該水泵單元； 該穩壓單元，用於將該轉換後的直流電進行穩壓後提供至該檢測單元以及該水泵單元。
  4. 根據申請專利範圍第1或2項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該檢測單元包括兩組檢測電路，其中第一組檢測電路中的感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置，第一組檢測電路中比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該第一組檢測電路的比較部分中預設的第一閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號；第二組檢測電路中的感測器部分用於週期性的檢測排水泵中水位位置，第二組檢測電路中的比較部分將該水位位置所對應的感應數值以及該第二組檢測電路的比較部分中預設的第二閾值進行比較，並根據比較結果產生驅動信號。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該水泵單元中包括延時控制電路，用於接收來自該檢測單元的驅動信號後，按照預設的至少一個間歇啟動週期以及一個工作週期來控制排水泵工作，該間歇啟動週期是指使該排水泵啟動的第一時間段以及使該排水泵不工作的第二時間段之和；該工作週期是指使該排水泵正常工作的第三時間段，並且該第三時間段大於該第一時間段。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該延時控制電路還用於在接收到來自該檢測單元的信號從驅動信號變為無輸入信號後，按照預設的延時週期來控制該排水泵工作，該延時週期是指該使排水泵繼續工作的第四時間段。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述的排水泵的水位檢測控制電路，其改良在於：該水泵單元中還包括警報輸出介面，用於外接警報電路。
  8. 一種排水泵的水位檢測控制電路的工作方法，其中，該方法包括以下步驟： 用第一感測器產生排水泵中水位位置所對應的感應數值； 將該感應數值與第一閾值相比較； 當該感應數值小於該第一閾值時，該排水泵不工作； 當該感應數值大於該第一閾值時，控制該排水泵按照預設的至少一個間歇啟動週期以及一個工作週期來工作，其中該間歇啟動週期是指使該排水泵啟動的第一時間段以及使排水泵不工作的第二時間段之和；該工作週期是指使該排水泵正常工作的第三時間段，並且該第三時間段大於該第一時間段。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的排水泵的水位檢測控制電路的工作方法，其改良在於：當上一次檢測到的該排水泵中水位位置所對應的感應數值大於該第一閾值，並且當前檢測到的該排水泵中水位位置所對應的感應數值小於該第一閾值時，控制該排水泵按照預設的延時週期來工作，其中該延時週期是指使排水泵繼續工作的第四時間段。
  10. 根據申請專利範圍第8或9項所述的排水泵的水位檢測控制電路的工作方法，其改良在於：當該排水泵的水位位置高於低水位時，該方法還包括以下步驟： 用高於該第一感測器的第二感測器產生該排水泵中水位位置所對應的感應數值； 將該感應數值與第二閾值相比較； 當該感應數值大於該第二閾值時，控制該排水泵正常工作，並且對外發出警報信號。
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