单相交流变频恒压水泵的制作方法

文档序号:5486709阅读:381来源:国知局
专利名称:单相交流变频恒压水泵的制作方法
技术领域
本发明涉及单相交流变频恒压水泵,主要适用于对供水稳定度要求较高的家庭、小型单元楼、小型酒店等场所的管道供水及供水控制技术。
背景技术
单相交流电源水泵以其构造简单、成本低、技术成熟度高等特点,在工业和民用有着极其广泛的用途。近年来,随着生活水平的提高,人们环保意识的增强,以及不断加大的电力供给压力,个人及社会都对各类电器的能耗提出更高的要求,以往主要依靠压力开关来控制的自动单相水泵因其不节能和对管道冲击大而越来越无法满足用户要求。单相节能恒压水泵能够达到以上目的,提高用户用水的舒适性和延长管道的使用寿命,但目前市场上并未提供单相节能恒压水泵。

发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点,提供一种控制性能高,供水压力稳定性好,对管道冲击小,并且节能的单相交流变频恒压水泵。本发明单相交流变频恒压水泵的技术方案是包括单相电机、水泵、压力传感器、流量传感器和控制系统,其特征在于所述的控制系统由DSC、按键电路、整流电源电路、显示电路、信号隔离电路、功率输出电路、过流保护电路和控制代码所组成,所述按键电路及显示电路、压力传感器、流量传感器和信号隔离电路与DSC连接,电源与整流电源电路连接,整流电源电路与所有电路连接,水泵有进水口和出水口,压力传感器和流量传感器安装在出水口上。本发明公开了一种单相交流变频恒压水泵,主要包括单相电机带动的水泵、压力传感器、流量传感器和控制系统,所述的控制系统由DSC(数字信号控制器)、按键、整流电源电路、显示电路、信号隔离电路、功率输出电路、过流保护电路和控制代码所组成,所述按键及显示电路、压力传感器、流量传感器和信号隔离电路与DSC连接,电源与整流电源电路连接,整流电源电路与所有电路连接(指整流电源电路与显示电路、信号隔离电路、功率输出电路、过流保护电路和DSC连接)。本产品具有以下优点一、采用机电一体化结构,使用户免去了安装的麻烦。二、比三相变频恒压水泵多用了一个流量传感器,可更准确的判断用户的用水状态,实现更可靠的控制。三、使用高性能带DSP功能的DSC产生高精度的矢量脉宽信号。四、本发明可适用于所有单相水泵类型,不需要设定复杂的主副绕组匝数比。五、恒定压力、无冲击、无水锤效应的供水可有效保护供水泵流内的管道、阀门和用水设备。


图1是本发明单相交流变频恒压水泵结构示意图;图2是本发明单相交流变频恒压水泵原理方框图;图3是按键电路、显示电路和DSC控制电路示意图;图4是信号隔离电路、功率输出电路、整流电源电路、过流保护电路示意图;图5是LED显示电路;图6是DSC (数字信号控制器)电路;图7是输出驱动电路;图8是信号隔离电路;图9是功率输出电路;图10是整流电源电路;图11是过流保护电路。
具体实施例方式本发明涉及一种单相交流变频恒压水泵,如图1-图11所示,包括单相电机1、水泵2、压力传感器5、流量传感器6和控制系统,其特征在于所述的控制系统由DSC、按键电路71、整流电源电路9、显示电路7、信号隔离电路81、功率输出电路82、过流保护电路83和控制代码所组成,所述按键电路71及显示电路7、压力传感器5、流量传感器6和信号隔离电路81与DSC连接,电源与整流电源电路9连接,整流电源电路与所有电路连接,水泵有进水口 3和出水口 4,压力传感器5和流量传感器6安装在出水口 4上。本发明单相交流变频恒压水泵,所述控制系统的显示电路7中有数码管U4显示实时压力和设定压力,由按键电路71来设定需要控制的压力,4位8段LED数码管U4由第四集成块IC4和第六集成块IC6驱动,其信号输入端口第四集成块IC4的第14、11、12管脚连接到DSC的第15、14、11管脚,由第51、第50、第52、第53、第54电阻R51、R50、R52、R53、R54和第1、第2、第3按键Si、S2、S3组成的按键电路71连接到DSC的第6管脚。所述控制系统由含有DSP功能的DSC通过代码产生的两个PWM信号由PWMlL的第沈管脚和PWM2L的第M管脚输出,由第一集成块ICl和第四集成块IC4组成的信号隔离电路81隔离后连接到Al集成块UlAl的第1管脚和B集成块UlB的第3管脚非门(74HC04);反相后由第2、第4管脚输出,与第七集成块IC7、第二集成块IC2的第1、第2管脚交叉连接,第二集成块IC2、第七集成块IC7的第19、第12管脚分别驱动4个IGBT ;第1三极管、第2三极管、第3三极管、第4三极管Q1、Q2、Q3、Q4由第1三极管Ql的E极连接到电机的U端,由第3三极管Q3的E极连接到V端。所述第二集成块、第七集成块IC2、IC7的内部放大器与第33、第34 电阻 R33、R34、第 28 电容 C28、第 18、第 25、第 27、第 16、第 22、第 23 电阻 R18、R25、R27、R16、R22、R23共同组成过流保护电路;第二集成块IC2、第七集成块IC7的保护输出端第3管脚连接到隔离第三集成块IC3的2脚,将信号隔离后由第三集成块IC3的第4管脚输出连接到DSC的第16管脚,低电平时保护起动。所述流量传感器6的一端连接到地端,另一端连接到DSC的第5管脚,压力传感器5的3个端口一个连接到5V电源,另一个连接到地端,再另一个连接到DSC的第4管脚。单相交流变频恒压水泵控制工作过程图1中压力传感器5和流量传感器6安装在水泵2的出水口 4,用于采集压力与流量信号,压力传感器5和流量传感器6通过电线与控制系统线路板连接,将压力与流量电信号传入控制系统线路板,控制系统线路板和电源与水泵电机1连接。由图2、图3可见,压力传感器5和流量传感器6将实时信号专递到DSC (数字信号控制器)后,DSC通过特定的程序对信号做出反应,这一反应生成的2个脉宽调制信号,经信号隔离电路81隔离后送到功率输出电路82,功率输出电路82将电压信号放大成功率信号,合成变频正弦电压后用于驱动水泵电机1运转。其控制原理为当用户用水量加大时,流量传感器6和压力传感器5将这一变化感知后传递到DSC,DSC将提高输出频率,使水泵2以更快的速度运转,提高供水量以保持压力恒定。当用户用水量减少时,流量传感器6和压力传感器5将这一变化传递给DSC,DSC将降低输出频率,使水泵2以低速运转,减少供水量,使压力保持恒定。当用户不再用水时,流量传感器和压力传感器将这一变化传递给DSC,DSC将关闭输出频率,停止水泵运转。图3(可分为图5和图6)为按键显示电路和DSC部分原理图,根据特定程序由DSC(数字信号控制器)产生的显示信号由DSC的第14、第15、第11管脚输出,DSC的第14管脚连接到第四集成块IC4的第11管脚,DSC的第15管脚连接到第四集成块IC4的第12管脚,DSC的第11管脚连接到第四集成块IC4的第14管脚。压力传感器的第1管脚连接到+5V,第2管脚连接到DSC的第4管脚,第3管脚连接到地端。流量传感器6的第1管脚连接到DSC的第5管脚,第2管脚连接到地端,按键71信号连接到第6管脚,整流电源电路9和电流信号分别连接到DSC的第2、3管脚,DSC的第沈和第M管脚输出一对PWM信号。图4(可分为图7、图8、图9、图10和图n)为信号隔离电路、功率输出电路、整流电源电路、过流保护电路的电路原理图,由DSC输出一对PWM信号分别连接到光耦第一集成块ICl和第四集成块IC4的第2管脚,第1集成块ICl和第四集成块IC4将信号隔离后由第6管脚输出,经反相器U1A、UlB反相后交叉连接到第二集成块IC2和第七集成块IC7的第1、第2管脚,第二集成块IC2和第七集成块IC7为功率驱动IC,将PWM信号放大后驱动IGBT、第1三极管Q1、第2三极管Q2、第3三极管Q3、第4三极管Q4。在第1三极管Ql和第3三极管Q3的E端形成正弦电压,驱动水泵电机1运转。在第4三极管Q4的E端连接有电流取样第33电阻R33,将电流取样后输入第七集成块IC7的第6管脚由其内部放大器放大后输入第七集成块IC7的第9管脚,第9管脚内部放大器连接成比较器,当电流过大时,比较器由第3管脚输出低电频驱动光耦第三集成块IC3,将过流信号隔离后输入到DSC。本方案具有以下优点1、采用机电一体化结构,使用户免去了安装的麻烦。2、比三相变频恒压水泵多用了一个流量传感器,可更准确的判断用户的用水状态,实现更可靠的控制。3、使用高性能带DSP功能的DSC产生高精度的矢量脉宽信号。4、本发明可适用于所有单相水泵类型,不需要设定复杂的主副绕组匝数比。5、恒定压力、无冲击、无水锤效应的供水可有效保护供水泵流内的管道、阀门和用水设备。
权利要求
1.单相交流变频恒压水泵,包括单相电机(1)、水泵O)、压力传感器(5)、流量传感器(6)和控制系统,其特征在于所述的控制系统由DSC、按键电路(71)、整流电源电路(9)、显示电路(7)、信号隔离电路(81)、功率输出电路(82)、过流保护电路(83)和控制代码所组成,所述按键电路(71)及显示电路(7)、压力传感器(5)、流量传感器(6)和信号隔离电路(81)与DSC连接,电源与整流电源电路(9)连接,整流电源电路与所有电路连接,水泵有进水口(3)和出水口 G),压力传感器(5)和流量传感器(6)安装在出水口⑷上。
2.如权利要求1所述的单相交流变频恒压水泵,其特征在于所述控制系统的显示电路(7)中有数码管(U4)显示实时压力和设定压力,由按键电路(71)来设定需要控制的压力,4位8段LED数码管(U4)由第四集成块(IC4)和第六集成块(IC6)驱动,其信号输入端口第四集成块(IC4)的第14、11、12管脚连接到DSC的第15、14、11管脚,由第51、第50、第52、第53、第54电阻(R51、R50、R52、R53、R54)和第1、第2、第3按键(S1、S2、S3)组成的按键电路(71)连接到DSC的第6管脚。
3.如权利要求1所述的单相交流变频恒压水泵,其特征在于所述控制系统由含有DSP功能的DSC通过代码产生的两个PWM信号由PWMlL的第沈管脚和PWM2L的第M管脚输出,由第一集成块(ICl)和第四集成块(IC4)组成的信号隔离电路(81)隔离后连接到Al集成块(UlAl)的第1管脚和B集成块(UlB)的第3管脚非门(74HC04);反相后由第2、4管脚输出,与第七集成块(IC7)、第二集成块(IC2)的第1、2管脚交叉连接,第二集成块(IC2)、第七集成块(IC7)的第19、12管脚分别驱动4个IGBT ;第1三极管、第2三极管、第3三极管、第4三极管0il、Q2、Q3、Q4)由第1三极管Oil)的E极连接到电机的U端,由第3三极管(Q3)的E极连接到V端。
4.如权利要求1所述的单相交流变频恒压水泵,其特征在于所述控制系统有第二集成块、第七集成块(IC2、IC7)的内部放大器与第33、第34电阻(R33、R34)、第28电容(C28)、第18、第25、第27、第16、第22、第23电阻(R18、R25、R27、R16、R22、R23)共同组成过流保护电路(83);第二集成块(IC2)、第七集成块(IC7)的保护输出端第3管脚连接到隔离第三集成块(IC3)的第2管脚,将信号隔离后由第三集成块(IC3)的第4管脚输出连接到DSC的第16管脚,低电平时保护起动。
5.如权利要求1所述的单相交流变频恒压水泵,其特征在于所述流量传感器(6)的一端连接到地端,另一端连接到DSC的第5管脚,压力传感器(5)的3个端口一个连接到5V电源,另一个连接到地端,再另一个连接到DSC的第4管脚。
全文摘要
单相交流变频恒压水泵,包括单相电机、水泵、压力传感器、流量传感器和控制系统,其特征在于所述的控制系统由DSC、按键电路、整流电源电路、显示电路、信号隔离电路、功率输出电路、过流保护电路和控制代码所组成,所述按键电路及显示电路、压力传感器、流量传感器和信号隔离电路与DSC连接,电源与整流电源电路连接,整流电源电路与所有电路连接,水泵有进水口和出水口,压力传感器和流量传感器安装在出水口上。
文档编号F04B49/06GK102562548SQ20101059489
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者赵军彪 申请人:台州神能电器有限公司
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