基于压力传感器的水泵控制方法及控制器与流程

本发明涉及水泵技术领域，尤其是涉及水泵的控制技术领域，具体是涉及一种基于压力传感器的水泵控制方法及控制器。

背景技术：

在民用供水领域中，一般使用水泵进行增压供水，比如：家庭冷热水增压供水、水塔及水箱供水、水井提压供水、农作物供水以及养殖业供水；在上述使用环境中对水泵的供水压力的稳定性要求不是很高，主要目的在于增压以达到用水目的；因此，在较长的时间内，使用手动启停泵或使用定时功能来控制水泵的启停。

然而，随着科技的发展，传感器在水泵供水领域中的应用越来越普遍，目前，针对上述水泵的应用领域中，使用压力传感器来监测水泵的工作压力并使用水泵控制端控制水泵的启停的方法已非常普遍。

所述压力传感器可以对水泵的运行压力进行实时检测，现有技术采用的是通过在水泵的控制端设定水泵的启动压力和停止压力，并通过所述压力传感器实时检测水泵的运行压力并传输压力信号至水泵的控制端来控制水泵的启停，当水泵的运行压力达到设定的停止压力时，水泵停止，当水泵的运行压力降到设定的启动压力时，启动水泵。

上述使用压力传感器来控制水泵的方法在使用前，用户需要手动对水泵的启动压力和停止压力进行设定，用户在对水泵进行设定前需要对启动压力和停止压力进行估算，无法准确对水泵的启动压力和停止压力进行设定；针对启动压力的估算，对于用户来说较为直观，比如：若供水高度在10米，则可以设定供水压力在1.5bar及以上，若供水高度在30米，则可以设定3.5bar及以上；但针对停止压力的设定一般较为难估算，若是设定高了，可能超出水泵的实际供水扬程，将造成水泵无法达到设定压力而持续运转，对水泵造成损害以及电能浪费；若设定低了，则造成水泵供水时启停频率增加，进而也将对水泵造成一定程度的损害。

通常，水泵在安装完毕后，投入使用前，需要接通电源启动水泵并对供水系统的进行排气操作，如果是离心式水泵则需要在启动前给泵腔注水；水泵接通电源后，正确的排气操作方法是，启动水泵，缓慢开启出水口，若有多个出水口，则打开最高位置的出水口，供水系统内的气体被排出，待气体被排尽，出水口出水后，关闭出水口，停止水泵，此时水泵处于待用状态。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于压力传感器的水泵控制方法，通过水泵启动压力上升，连续读取水泵的运行压力，并对水泵的停止压力进行自动设定的控制方法；无需用户手动对水泵的停止压力进行设定，提高了自动化程度，同时提高了水泵停止压力设定的准确性，可以减少水泵的启停频率。

另外，还提供了水泵启动压力自动设定的控制方法，进一步提高水泵的自动化控制程度，减少用户操作。

本发明的另一目的在于提供一种控制器，使用上述基于压力传感器的水泵控制方法来实现对水泵启停的控制，提高自动化程度。

通常，水泵的高压力端需要配备止回阀以防止泵的叶轮倒转，止回阀可以设置在泵腔中，也可以设置在泵的出口处，压力传感器则设置在止回阀的下游，并使用压力传感器对水泵的运行压力进行检测并传输压力信号至水泵控制端，以实现对水泵的启停进行控制，此控制方法在水泵的控制领域中已普遍使用；其原理是通过在水泵控制端预先设定水泵启动压力和停止压力，当所述压力传感器检测到水泵的运行压力达到停止压力时，停止水泵运转；当所述压力传感器检测到水泵的运行压力降低到启动压力时，启动水泵运转；从而使得水泵的供水压力维持在启动压力和停止压力之间，以满足用户的用水需求。

因此，本发明所采用的技术方案是：

一种基于压力传感器的水泵控制方法，包括以下步骤，

S101，启动水泵，压力上升并连续读取水泵的运行压力；

S102，待水泵的运行压力上升至一个压力值并持续E秒钟不再上升，则记录所述压力值为P₁，并停止水泵；所述E为1-180；

S103，设定水泵的停止压力为P_停，且P_停≤P₁；当水泵运行压力达到P_停时停止水泵。

上述水泵控制方法，可以实现控制水泵高扬程供水，当水泵压力低于P_停则启动水泵以维持水泵的供水压力。

进一步地，在所述步骤S101前增加步骤S100，设定水泵的启动压力为P_启，水泵压力低于P_启时启动水泵；可以在水泵出厂时预先设定，或由用户根据实际用水压力需求进行手动设定；更进一步地，所述步骤S103包括，若P_停≤P_启，则输出故障信号；所述故障信号可以故障代码显示、故障报警声音提醒和/或故障灯闪烁形式等方式传递给用户，以提醒用户启动压力设定过高、或所使用的水泵额定扬程不足等信息，用户在获取相关信息后可以对故障进行排查和消除。

另外，水泵的启动压力也可以由水泵自行设定，可以通过在所述步骤102后增加步骤S102’，水泵停止后，待水泵压力下降至一个压力值并持续F秒钟不再下降，记录所述压力值为P₂，并启动水泵，其中F为1-60；所述步骤S103包括，设定水泵的启动压力为P_启；且所述P_启=P₂+P_x，所述P_x为：0<P_x<(P_停-P₂)；其原理是通过水泵自行检测当前供水系统的静压力，并根据所检测到的静压力（即P2）加上出水压力来设定水泵的启动压力，可以保证用户持续用水；所述出水压力可以预先给定，也可以即时给定，但需要保证设定的启动压力小于停止压力。

进一步地，所述步骤S103后增加当一个步骤S104，水泵停止后，当压力下降至一个压力值P₃并持续K秒不再下降时，所述K为1-180，且P₃>P_启，重新启动水泵；水泵再次停止后，若压力下降至一个压力值P4并持续G秒不再下降时，所述G为1-180，且P₄≥P₃，则重新设定P_启=P₄+P_y，其中P₄为：0<P_y<(P_停-P₄)；此方法步骤，可以避免水泵在使用过程因为压力传感器的性能变化或供水系统的改变等因素，导致设定的启动压力不能满足用户用水需求，而进行重新调整并设定启动压力。

进一步，所述步骤S103后增加一个步骤S103’，当水泵运转时，运行压力持续M分钟无法达到设定的水泵停止压力P_停时，停止水泵，其中M为0.1-30；若水泵压力维持在一个压力值，且波动范围在±5%以内，则记录当所述压力值为P₅并重新设定P_停，且P_停≤P₅；。

优选地，包括，水泵上电后初次启动时，执行上述基于压力传感器的水泵控制方法的各个步骤。

更优选地，还包括，水泵每间隔时间超过T小时，水泵再次被启动后上述基于压力传感器的水泵控制方法的各个步骤，所述T为0.1-240；或，水泵停止时间超过N分钟，水泵再次被启动后上述基于压力传感器的水泵控制方法的各个步骤，所述N为0.5-720；

一种控制器，所述控制器为使用上述任一项所述的基于压力传感器的水泵控制方法的控制电路板。

进一步地，所述控制电路板包括，

单片机，用于储存数据和执行软件程序、接收压力信号并输出信号；

继电器，用于控制水泵的通断电，并与驱动模块连接；

驱动模块，与单片机连接，用于控制继电器的开关；

电路模块，用于单片机和继电器供电。

本发明的有益效果是：

上述基于压力传感器的水泵控制方法，通过水泵启动压力上升，连续读取水泵的运行压力，并对水泵的停止压力进行自动设定的控制方法；无需用户手动对水泵的停止压力进行设定，提高了自动化程度，同时提高了水泵停止压力设定的准确性，可以减少水泵的启停频率。

另外，还提供了水泵启动压力自动设定的控制方法，进一步提高水泵的自动化控制程度，减少用户操作。

通过水泵自检，一段时间内无法达到停止压力，和/或一段时间内无法降低到启动压力，进而自动对水泵的停止压力和/或启动压力进行调整，提高了水泵对启停压力自动控制的准确性，同时保证了供水系统的稳定。

同时，上述一种使用基于压力传感器的水泵控制方法的控制器，实现了对水泵的启停进行自动控制，提高了自动化程度。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种水泵的结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种水泵控制模块连接示意图；

图3为本发明实施例2的一种基于压力传感器的水泵控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例2的另一种基于压力传感器的水泵控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例2的另一种基于压力传感器的水泵控制方法的流程示意图；

图6为本发明实施例2的另一种基于压力传感器的水泵控制方法的流程示意图；

图7为本发明实施例3的另一种基于压力传感器的水泵控制方法的流程示意图；

图8为本发明一种控制器的功能模块连接示意图。

具体实施方式

实施例1

结合图1和图2所示的一种水泵，包括泵体5、进水口6、出水口4、基座7、控制器1、压力传感器2和止回阀3；其中，所述进水口6为水泵的低压力端，所述出水口4为水泵的高压力端，出水口4和进水6均与泵体连接；所述压力传感器2用于检测水泵的出口压力，并输出压力信号至控制器1；所述控制器1即为水泵的控制端，用于连接外部电源，并控制水泵的启停；所述止回阀3设置在出水口4处并位于压力传感器2的上游。

实施例2

结合图3所示，上述实施例1所述的一种水泵使用基于压力传感器的水泵控制方法对水泵的进行控制， 包括以下步骤，

S101，接通电源，启动水泵，水泵压力上升并连续读取水泵的运行压力；

S102，待水泵的运行压力上升至一个压力值并维持E秒钟不再上升，则记录所述压力值为P1，并停止水泵；所述E为1-180；

S103，设定水泵的停止压力为P_停，且P_停≤P1；当水泵运行压力达到P_停时停止水泵。

进一步地，结合图4所示，所述步骤S101包括，读取水泵的启动压力P_启；且所述步骤S103中，所述P_停>P_启；水泵在后续工作中根据启动压力和停止压力来控制水泵的启停，即当水泵压力达到P_停时，停止水泵，当水泵压力降到P_启时，启动水泵。

A）若在水泵接通电源时所有出水口关闭，则水泵在启动后压力快速上升，并稳定在一个压力值，所述E可以为1-180之间的任何一个值，E优选为1-5之间的任何一个值，若E太大，水泵继续运转将造成能量的损耗；此时压力传感器检测到的水泵压力可以作为水泵的实际供水扬程，优选地，P_停=P1，此时即使小流量用水则水泵的运行压力也无法达到P_停，水泵保持运转，且水泵的启停频率最低。

考虑到市电电压的波动，优选地，P_停小于P1且相接近，比如：压力传感器的精度为0.1bar，则P_停=P1-0.1bar；同时也可以选择P_停=P1-ΔP，ΔP为0.1-1bar之间。

B）若用户在水泵接通电源时，打开了全部的出水口准备用水，则水泵在启动后压力相对缓慢上升，并很快稳定在一个压力值，所述E可以为1-180之间的任何一个值，若用户用水时间较长，超过E秒；则此时压力传感器测到的水泵压力为水泵运转时的最低供水压力，只要水泵的停止压力设定值低于所述最低供水压力，则不管用户在何种情况下用水，水泵运转时的供水压力都将可以达到停止压力设定值，所述停止压力设定值可以用于对水泵的控制；因此，在水泵正常供水工作过程中，也可以通过执行所述步骤S101-S103来对水泵的停止压力进行重新设定或校正。

因此优选地，所述步骤101前增加，水泵在断电并重新上电时，执行步骤S101-103。

优选地，所述步骤S103后增加一个步骤，每间隔时间超过T小时，水泵再次被启动后执行步骤S101-S103，所述T为0.1-240；此步骤是指从上一次对水泵的停止压力进行设定开始计时，超过T小时后，水泵根据预先设定的启动压力自动启动后开始执行步骤S101-103；以对水泵的停止压力进行重新设定。

优选地，所述步骤S103后增加一个步骤，水泵停止时间超过N分钟，水泵再次被启动后执行步骤S101-S103，所述T为0.5-720；次步骤是指从上一次对水泵的停止压力进行设定开始计时，水泵每一次停止时间只要超过N分钟，当水根据预先设定的启动压力自动启动后开始执行步骤S101-S103。

C）当水泵运转压力升高至停止压力设定值或以上，水泵停止，当用户开始用水或继续用水时，压力传感器将检测到水泵的压力降低，压力将降低到一个压力值，并保持不变，此时用户用水被减少到零；此时压力传感器检测到的压力则可以作为水泵供水系统的静压力，当设定水泵的启动压力高于所述静压力时，用户即可获得供水。

因此进一步地，结合图5所示，所述步骤102包括，待水泵压力下降至一个压力值并维持F秒钟不再降低后，记录所述压力值为P2，并启动水泵；所述F为1-60；所述步骤S103包括，设定水泵的启动压力为P_启；所述P_启=P2+P_x，所述P_x为：0<P_x<(P_停-P2)；优选地，所述F为1-5，所述P_x大于0.5bar；所述P_x可以在水泵出厂时根据水泵的额定扬程的大小来作相应的设定，比如水泵的额定扬程大，则可以相应的提高P_x值，以满足不同的水泵使用环境。

更进一步地，结合图6所示，所述步骤S103后增加当一个步骤S104，水泵停止后，压力下降至一个压力P_Z的时间超过K秒时，则重新执行步骤S101-S103，或根据水泵的当前压力相应的提高P_启值；其中所述K为1-180，且P_z>P_启；此步骤可以对上述水泵的启动压力的设定进行重新设定或校正，提高了水泵供水的稳定性。

D）为防止因用户对供水系统的改变，或水泵性能下降等原因造成水泵实际供水压力无法达到原先设定的停止压力而持续运转，并对水泵造成损害以及造成电能的损失；因此进一步地，结合图7所示，所述步骤S103后增加一个步骤S1040，当水泵运转时，运行压力持续M分钟无法达到设定的水泵停止压力P_停时，则重新执行步骤S102-S103，或根据当前水泵运行压力相应的降低P_停值；所述M为0.1-30；优选地，所述M为3-15。

上述基于压力传感器的水泵控制方法，可以减少用户的手动操作，给用户提供便捷；同时，可减少水泵的启停频率，增加水泵的使用寿命；并可以避免因压力传感器的误差造成水泵停止压力和/或启动压力设定的不准确。

实施例3

结合图8所示的一种控制器，为使用实施例2所述的基于压力传感器的水泵控制方法的控制电路板；所述控制电路板包括单片机11、驱动模块21、电路模块41和继电器31； 其中，

单片机11，用于储存数据和执行软件程序、接收压力信号并输出信号；具体是用于计时、读取压力信号和/或启动压力、对压力信号进行记录和运算、设定水泵停止压力和/或启动压力、控制驱动模块21，和/或输出压力信号；

驱动模块21，与单片机11连接，用于控制继电器31的开关；

继电器31，用于控制水泵的通断电，并与驱动模块21连接；

电路模块41，用于给单片机11和继电器31供电；在控制器投入使用时与外部电源连接。