专利名称：一种带有抽空自动保护装置的潜水泵及其控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型一种带有抽空自动保护装置的潜水泵及其控制电路。
背景技术：
潜水泵由于其具有密封性能良好，使用方便、安全、高效等特点，在工业、农业、运输等领域，有着很广泛的应用范围。
目前潜水泵动力电机，有直流电机和交流电机两大类。其中包括功能较为单一，自身不具备保护功能的有刷直流电机、单相交流同步电机、单相交流异步电机、三相交流电机等，还有自身具有多重保护功能的无刷直流电机、磁阻电机、变频电机等，都得到广泛采用。当潜水泵在抽水时，水池的水位会慢慢低于潜水泵的工作水位，使潜水泵抽空，这时潜水泵的叶轮、转子、轴承、主轴等，得不到水的散热和润滑，在电机的高速旋转下，造成磨擦发热以至损坏潜水泵，同时也消耗电能，不利于能源节约。
传统潜水泵为解决抽空时自动停机保护，在潜水泵外部安装一只浮子开关，或者独立加装一只电子水位控制开关。如图1中的FK，浮子开关是重锤式机械开关，利用水的浮力作用，随水位的升降使重锤移动控制接触开关进行打开和关闭，达到抽空保护作用。由于浮子开关是机械式开关，里面的金属触点容易烧焦、烧死，使保护失效，且使用寿命短，故障率高，且为外置式，部份场合无法使用。图2中采用了电子水位控制开关，虽然改进了浮子开关的缺点，但使用安装困难，控制潜水泵水位精度不准，密封性能差，也不方便于潜水泵在不同区域的移动使用，多数安装在固定地方进行打开和关闭控制。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是提供一种结构简单、安全性高的带有抽空自动保护装置的潜水泵。
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，包括电机、潜水泵工作电路，所述潜水泵工作电路与电机相连，用于控制所述电机的工作状态，其特征在于包括置于最低水位线上的水位探测探针，和与所述水位探测探针相连的水位控制电路，所述水位控制电路同时与所述潜水泵工作电路相连，通过水的导电作用，由所述水位探测探针检测到水位，并由水位控制电路控制潜水泵进行开关控制。
还可包括连接在水位控制电路和电源之间的低压变换电路，所述低压变换电路用于将电源输入转换为给所述水位控制电路提供的低压直流工作电源。
所述水位控制电路可包括一个光电隔离器和一个逻辑门。
所述潜水泵工作电路可包括一个功率驱动电路，所述水位控制电路的输出端与所述功率驱动电路相连。
所述潜水泵工作电路可包括位置检测电路、处理电路、功率驱动电路、控制保护电路和转速控制电路，所述转速控制器与所述控制保护电路相连，所述控制保护电路分别与处理电路和功率驱动电路相连，所述处理电路还分别与位置检测电路和功率驱动电路相连，所述水位控制电路的输出与所述控制保护电路相连。
所述水位控制电路中，所述逻辑门的输入端可分别与一个水位探测探针经过电阻和地端相连，输出端与所述光电隔离器的一个输入端相连，所述光电隔离器的另一输入端分别与另一个水位探测探针和低压变换电路的输出端相连，所述光电隔离器的输出端与所述潜水泵工作电路相连。
所述低压变换电路可包括一个低压电源变换隔离电路。
一种带有抽空自动保护装置的潜水泵，包括外壳、电机和控制电路，所述电机包括绕线、叶轮和进水口，其特征在于所述控制电路中包括至少两个水位探测探针，所述叶轮、进水口和水位探测探针设置在所述外壳的底部，其它部分密闭在所述外壳中，所述水位探测探针的最低端高度高于所述叶轮底端的高度。
在本实用新型中通过设置有位于最低水位线上的水位探测探针，和与所述水位探测探针相连的水位控制电路，所述水位控制电路同时与所述潜水泵工作电路相连，通过水的导电作用，由所述水位探测探针检测到水位，并由水位控制电路控制潜水泵进行开关控制，从而实现对潜水泵抽水水位进行实时探测控制，达到打开和关闭潜水泵作用，由于采用电子功率器件做开关控制，其特点有开关速度快，寿命长，无电火花发生等优点。
图1为现有技术中带有浮子开关的电路原理图；图2为现有技术中带有电子水位控制开关的电路原理图；图3为本实用新型结构示意图；图4为本实用新型中实施例1、2的电路框图；图5为本实用新型中实施例3的电路框图；图6为本实用新型中实施例1的电路原理图；图7为本实用新型中实施例2的电路原理图；图8为本实用新型中实施例3的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型如图3中所示，包括外壳1、电机和控制电路5，所述电机包括绕线2、叶轮3和进水口4，所述控制电路5中包括至少两个水位探测探针A、B，所述叶轮、进水口和水位探测探针设置在所述外壳的底部，其它部分密闭在所述外壳中，所述水位探测探针的最低端高度即为最低进水水位线的高度，且此高度高于所述叶轮底端的高度。
实施例1中，如图4中所示，所述控制电路中包括功率驱动器、低压电源变换隔离器、水位控制电路，所述水位控制电路与所述水位探测探针A、B和低压电源变换隔离器分别相连，并同时与所述功率驱动器相连，如图6中所示，所述水位控制电路包括一个逻辑门U1A和一个光电隔离器U2，所述逻辑门U1A的输入端分别与一个水位探测探针A经过电阻R1和地端相连，输出端与所述光电隔离器U2的一个输入端相连，所述光电隔离器U2的另一输入端分别与另一个水位探测探针B和低压电源变换隔离器的输出端VDD+端相连，所述光电隔离器U2的一个输出端与所述功率驱动电路相连，另一输出端经过电阻R4连接到电源端。所述电机MG1为单项交流电机，所述电机MG1的一个输入端直接与交流电源的一端相连，另一端经过所述功率驱动器与所述电源的另一端。所述低压电源变换隔离器的一个输入端直接与一个电源端直接相连，另一个输入端依次经过反相连接的二极管D1和电阻R3与电源的另一电源端相连，输出端VDD+端与所述水位控制电路相连。所述低压变换电路为低压变换隔离器，用于将交流电源输入转换为给所述水位控制电路提供的低压直流工作电源，使水位探测探针能在安全电压范围内工作。
在工作过程中，当抽水时水位高于潜水泵的最低进水水位线时，水位探测探针A与B在水的导电作用下，相当于电路A与B接通，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测到由探针A与B送来的电信号进行识别，确认水位高于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送开机指令，控制功率驱动电路打开，驱动潜水泵工作，达到抽水目的。在潜水泵的抽水作用下，水位会慢慢下降到潜水泵的最低进水水位线以下，这时水位探测探针A与B失去水的导电作用，相当于电路断开，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测不到探针A与B送来的电信号，确认水位低于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送关机指令，控制功率驱动电路关闭，潜水泵失去驱动停止工作，达到抽空保护目的。
实施例2中，如图4中所示，所述控制电路中包括功率驱动器、低压电源变换隔离器、水位控制电路，所述水位控制电路与所述水位探测探针A、B和低压电源变换隔离器分别相连，并同时与所述功率驱动器相连，如图7中所示，所述水位控制电路包括一个逻辑门U1A和一个光电隔离器U2，所述逻辑门U1A的输入端分别与一个水位探测探针A经过电阻R1和地端相连，输出端与所述光电隔离器U2的一个输入端相连，所述光电隔离器U2的另一输入端分别与另一个水位探测探针B和低压电源变换隔离器的输出端VDD+端相连，所述光电隔离器U2的一个输出端与所述功率驱动电路相连，另一输出端经过电阻R4连接到电源端VCC+端相连。所述电机MG1为直流有刷电机，所述电机MG1的一个输入端直接与直流电源的VCC-端相连，另一端经过所述功率驱动器与所述电源的另一端VCC+端。所述低压电源变换隔离器的一个输入端直接与一个电源端VCC-端直接相连，另一个输入端电阻R3与电源的另一电源端VCC+端相连，输出端VDD+端与所述水位控制电路相连。所述低压变换电路为低压变换隔离器，用于将高压直流电源输入转换为给所述水位控制电路提供的低压直流工作电源，使水位探测探针能在安全电压范围内工作。
在工作过程中，当抽水时水位高于潜水泵的最低进水水位线时，水位探测探针A与B在水的导电作用下，相当于电路A与B接通，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测到由探针A与B送来的电信号进行识别，确认水位高于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送开机指令，控制功率驱动电路打开，驱动潜水泵工作，达到抽水目的。在潜水泵的抽水作用下，水位会慢慢下降到潜水泵的最低进水水位线以下，这时水位探测探针A与B失去水的导电作用，相当于电路断开，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测不到探针A与B送来的电信号，确认水位低于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送关机指令，控制功率驱动电路关闭，潜水泵失去驱动停止工作，达到抽空保护目的。
实施例3中，如图5中所示，所述控制电路中包括位置检测电路、处理电路、功率驱动电路、控制保护电路和转速控制电路，所述转速控制器与所述控制保护电路相连，所述控制保护电路分别与处理电路和功率驱动电路相连，所述处理电路还分别与位置检测电路和功率驱动电路相连，所述水位控制电路的输出与所述控制保护电路相连。所述水位控制电路与所述水位探测探针A、B和低压电源变换隔离器分别相连，并同时与所述控制保护电路相连，如图8中所示，(图中省略了包括位置检测电路、处理电路、转速控制电路的部分)，所述水位控制电路包括一个逻辑门U1A和一个光电隔离器U2，所述逻辑门U1A的输入端分别与一个水位探测探针A经过电阻R1和地端相连，输出端与所述光电隔离器U2的一个输入端相连，所述光电隔离器U2的另一输入端分别与另一个水位探测探针B和低压电源变换隔离器的输出端VDD+端相连，所述光电隔离器U2的两输出端与所述控制保护电路相连。所述电机MG1为直流无刷电机或变频电机，所述电机MG1的输入端通过功率驱动电路与直流电源端相连。所述低压电源变换隔离器的一个输入端直接与一个电源端VCC-端直接相连，另一个输入端电阻R3与电源的另一电源端VCC+端相连，输出端VDD+端与所述水位控制电路相连。所述低压变换电路为低压变换隔离器，用于将高压直流电源输入转换为给所述水位控制电路提供的低压直流工作电源，使水位探测探针能在安全电压范围内工作。
在工作过程中，当抽水时水位高于潜水泵的最低进水水位线时，水位探测探针A与B在水的导电作用下，相当于电路A与B接通，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测到由探针A与B送来的电信号进行识别，确认水位高于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送开机指令，控制功率驱动电路打开，驱动潜水泵工作，达到抽水目的。在潜水泵的抽水作用下，水位会慢慢下降到潜水泵的最低进水水位线以下，这时水位探测探针A与B失去水的导电作用，相当于电路断开，同时连接于潜水泵电机壳体内的水位控制电路检测不到探针A与B送来的电信号，确认水位低于潜水泵的最低进水水位线，控制电路发送关机指令，控制功率驱动电路关闭，潜水泵失去驱动停止工作，达到抽空保护目的。
本装置的水位控制电路利用水位探测探针A与B送来的电信号进行识别，同时输出(1或0)或(0或1)电平，可跟据不同电路设计特点选择输出(1或0)或(0或1)电平，对功率驱动电路实行打开和关闭控制。水位探测探针采用防腐蚀导电材料制成，一端直接与水接触，一端嵌入电机壳体内连接于控制电路U1输入端，当U1输入端接收到水位探测探针A与B送来的电信号时，所述逻辑门U1A对电信号进行识别，同时逻辑门U1A的输出端输出(1或0)或(0或1)电平，驱动隔离器U2对功率驱动电路实行打开和关闭控制。控制电路包括水位探测探针A与B的电源供给，由低压电源变换隔离器变换在安全电压范围内，如VDD+等于+5V提供，使水位探测探针A与B与水接触一端处于安全状态。
本装置安装于潜水泵内，输入电源与潜水泵输入电源并联共用，如果潜水泵的额定工作电压在国家规定的安全电压范围内，本装置的电源供给设计，可省略电源隔离器和驱动隔离器U2，直接由本装置的控制电路U1输出端驱动功率驱动电路实行打开和关闭控制。
以上对本实用新型所提供的带有抽空自动保护装置的潜水泵及其控制电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，包括电机、潜水泵工作电路，所述潜水泵工作电路与电机相连，用于控制所述电机的工作状态，其特征在于包括置于最低水位线上的水位探测探针，和与所述水位探测探针相连的水位控制电路，所述水位控制电路同时与所述潜水泵工作电路相连，通过水的导电作用，由所述水位探测探针检测到水位，并由水位控制电路控制潜水泵进行开关控制。
2.根据权利要求1所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于还包括连接在水位控制电路和电源之间的低压变换电路，所述低压变换电路用于将电源输入转换为给所述水位控制电路提供的低压直流工作电源。
3.根据权利要求1或2所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于所述水位控制电路包括一个光电隔离器和一个逻辑门。
4.根据权利要求3所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于所述水位控制电路中，所述逻辑门的输入端分别与一个水位探测探针和地端相连，输出端与所述光电隔离器的一个输入端相连，所述光电隔离器的另一输入端分别与另一个水位探测探针和低压变换电路的输出端相连，所述光电隔离器的输出端与所述潜水泵工作电路相连。
5.根据权利要求1或2所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于所述潜水泵工作电路包括一个功率驱动电路，所述水位控制电路的输出端与所述功率驱动电路相连。
6.根据权利要求1或2所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于所述潜水泵工作电路包括位置检测电路、处理电路、功率驱动电路、控制保护电路和转速控制电路，所述转速控制器与所述控制保护电路相连，所述控制保护电路分别与处理电路和功率驱动电路相连，所述处理电路还分别与位置检测电路和功率驱动电路相连，所述水位控制电路的输出与所述控制保护电路相连。
7.根据权利要求2所述的带有抽空自动保护装置的潜水泵控制电路，其特征在于所述低压变换电路包括一个低压电源变换隔离电路。
8.一种带有抽空自动保护装置的潜水泵，包括外壳、电机和控制电路，所述电机包括绕线、叶轮和进水口，其特征在于所述控制电路中包括至少两个水位探测探针，所述叶轮、进水口和水位探测探针设置在所述外壳的底部，其它部分密闭在所述外壳中，所述水位探测探针的最低端高度高于所述叶轮底端的高度。
专利摘要本实用新型一种带有抽空自动保护装置的潜水泵及其控制电路。在本实用新型中通过设置有位于最低水位线上的水位探测探针，和与所述水位探测探针相连的水位控制电路，所述水位控制电路同时与所述潜水泵工作电路相连，通过水的导电作用，由所述水位探测探针检测到水位，并由水位控制电路控制潜水泵进行开关控制，从而实现对潜水泵抽水水位进行实时探测控制，达到打开和关闭潜水泵作用，由于采用电子功率器件做开关控制，其特点有开关速度快，寿命长，无电火花发生等优点。
文档编号G05D9/12GK2807315SQ200520113560
公开日2006年8月16日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者陈俊平 申请人:陈俊平