专利名称：智能水泵电机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能水泵电机控制装置。
背景技术：
一般来说，水泵可以通过不同的方式来控制。最简单的办法就是手动控制，操作员可以根据被抽液体的量来控制开关。但是手动控制有一些局限性，譬如若无人操作时，水泵电机要么常开要么常闭。常开则导致电机发热烧坏；常闭则会使液面超过限度。
因此，厂商开发了一些水泵自动控制器。通常由液面探测装置如浮子或传感器控制一个开关，使它闭合时开启水泵电机，而打开时停止水泵电机运行。虽然这类自动装置比手动控制先进了一些，但还是存在着不少问题。一般来说探测浮子的体积比较大，因而无法使用在有限的空间里；液面传感器则必须完全浸在水下或接近液面的位置，容易因环境因素而受到腐蚀或损伤，而且由于探测装置和泵体是分离的，所以安装使用也极不方便。鉴于这些不足，一体化的自动控制泵也陆续开发出来，通常采用水泵电机在运行过程中产生的电信号来工作。当水泵电机开启时，电机通常可以产生相关的电压信号和电流信号，而当液面高度低到无法再抽水时，电压电流信号则有所变化。目前基于此类原理的应用设备都有所不足，检测的电压电流信号受采集环境的离散因素影响较大，而且当水泵出现堵塞等意外故障时极易失控，导致电机过热损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能水泵电机控制装置，采用非接触式传感器，在线采集水泵电机的运行情况，检测到来自水泵电机轴标记产生的发射源信号，或者是检测不到水泵电机轴有标记产生发射信号，由此生成在线输出信号，在每一个采集周期由控制器产生一对具有固定时间间隔的开关信号，从而形成动态的采集信号，使采集信号和水泵电机的转速具有相应的关系，据此，再按预设的控制值表格判断产生水泵满载、空载或受堵塞等相应状态的控制信号，控制水泵电机安全运行。
本发明的技术方案是一种智能水泵电机控制装置，包括输入节点和输出节点，输出节点连接有水泵电机，所述水泵电机的转轴上设有标记，对应于标记设有传感器模块，传感器模块发射信号至标记处并接收反射信号，传感器模块生成的输出信号输出到可编程微控制器，可编程微控制器生成的控制信号输出到开关回路，由开关回路控制水泵电机运转。
上述技术方案中，传感器模块、可编程微控制器、开关回路由电源模块提供电源；所述传感器模块包括红外发射器和红外接收器，红外发射器由驱动器驱动将红外光线发射至标记处，红外接收器接收标记的反射信号，并经信号放大整形器后输出至可编程微控制器；所述开关回路包括连接在输入节点与输出节点之间的继电器，可编程微控制器的控制信号输出到驱动电路后，由驱动电路控制继电器；所述电源模块包括与输入节点并联连接的两个整流器，两个整流器分别通过直流6V限流稳压及滤波电路和直流24V限流及滤波电路后输出。
本发明的优点是1.本发明采用非接触式传感器在线采集水泵电机的工作状况，可靠性高，交叉干扰小，而且受采集环境的离散因素影响较小。
2.本发明以数字形式在线采集、监控水泵电机的工作状态，监测数据稳定，控制精度高，从而可保证只要液面高度足够，水泵就能源源不断的抽水；当液面很低时，水泵就会停机等待以避免电机空转损耗；而当水泵电机遭遇堵塞等意外事故时，水泵将会关机等候故障排除，以避免电机过热损坏。
3.本发明总体采用嵌入式一体化装置结构，实现了智能化水泵产品，不仅安装使用方便，而且智能化程度高。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述图1为本发明的电路结构示意图；图2为传感器模块的电路结构示意图；图3为电源模块的电路结构示意图；图4为开关回路的电路结构示意图；图5为可编程微控制器的软件流程图；图6为本发明的电路原理图；
图7为水泵的结构示意图。
具体实施例方式
实施例如图1所示，一种智能水泵电机控制装置，包括输入节点12、14和输出节点16、18，输出节点16、18连接有水泵电机70，所述水泵电机70的转轴24上设有标记26，对应于标记26设有传感器模块20，传感器模块20发射信号至标记26处并接收反射信号，传感器模块20生成的输出信号输出到可编程微控制器40，可编程微控制器40生成的控制信号输出到开关回路60，由开关回路60控制水泵电机70运转，传感器模块20、可编程微控制器40、开关回路60由电源模块50提供电源。
因此，本发明可以很方便地与不同的交流电源相联，具体类型通常取决于电机的需要。
本发明包括一个反射式光电传感器模块20，传感器模块20按光路22方向向水泵电机70的转轴24发射一束红外光线，当电机转轴24上的标记26处在光路22上时，传感器模块20就会接收到来自标记26的红外光线反射信号，当电机转轴24上的任一标记26都不在光路22上时，传感器模块20就接收不到红外光线反射信号，由此生成数字输出信号。然后将此信号输出到可编程微控制器40。可编程微控制器40也可以是其它种类的控制器或硬件电路。
如图2所示，传感器模块20包括一个红外发射器28、一个红外接收器29、一个驱动器27和一个信号放大整形器30。传感器模块20由电源模块50供电。通过驱动器27使红外发射器28按光路22方向发射出一束红外光线。红外接收器29将接收的红外光线反射信号送信号放大整形器30，转变成数字输出信号。
可编程微控制器40也由电源模块50供电。此电源模块50将交流电源转换成合适的直流电源。通常情况下本发明的可编程微控制器40最适用的直流电压是5～7V。从图3中可以看出，电源模块50包括两个供电通道。其中整流器51和限流稳压及滤波模块52用来生成6V的直流输出，给传感器模块20及可编程微控制器40供电；整流器53和限流及滤波模块54用来生成24V的直流输出，给开关回路60供电。
微控制器40处理从传感器模块20采集的数字信号。在每一个采集周期由控制器40产生一对具有固定时间间隔的开关信号，一个是启动信号，一个是终止信号，从而形成动态的采集信号。微控制器40产生的输出控制信号发送到开关回路60。从图4中可以看出，开关回路60包括驱动电路62和继电器64。通常情况下这个继电器64是常闭的。
微控制器40是可编程的。当联接到交流电源时，微控制器40启动运行，它会发出一个闭合信号给开关回路60，使继电器64闭合。当开关回路60闭合并且联接到交流电源时，交流电会输送到节点16和18。这时水泵电机70就启动工作，并会在开关回路60闭合的情况下保持工作状态。
当水泵电机70启动工作时，传感器模块20持续向微控制器40输出数字信号。如果水泵电机70的负荷减少，输出数字信号的频次数会增大；如果水泵电机70遭遇堵塞等意外事故，输出数字信号的频次数会异常地减小。这里的频次数和电机70的转速具有相应的关系，微控制器40可以预先设定一个频次数控制阈值表格。当传感器模块20输出数字信号的频次数达到或超过低负荷阈值时，微控制器40就会产生一个断开信号给开关回路60，从而使继电器64断开，停止水泵电机70工作。这时微控制器40按无负荷或空载状态处理，正如许多水泵应用所要求的，为了保持水泵操作的主动性和持续性，微控制器40可以编程设置在开关回路60断开后等待一段时间，然后再闭合开关回路60，重复采集传感器模块20输出数字信号的频次数。而当传感器模块20输出数字信号的频次数低于堵塞阈值时，微控制器40也会产生一个断开信号给开关回路60，使继电器64断开，停止水泵电机70工作。这时微控制器40按堵塞状态处理，微控制器40可以编程设置在开关60断开后等待一段时间，然后闭合开关回路60，重复采集传感器模块20输出数字信号的频次数，如确认水泵电机70遭遇堵塞等意外事故，即关机等候故障排除。
以这种方式，此发明可保证只要液面高度足够，水泵就能源源不断的抽水；当液面很低时，水泵就会停机等待以避免电机空转损耗；而当水泵电机70遭遇堵塞等意外事故时，水泵将会关机等候故障排除，以避免电机过热损坏。
图5为本发明实施例应用的软件流程图，编程后可由微控制器40执行。此流程图可使我们进一步理解微控制器40的操作。一旦开始运作，微控制器40将执行图5中标为步骤100的初始化程序。微控制器40随之发出一个信号闭合开关回路60，并启动水泵电机70工作，如第104步所示。然后微控制器40持续地接收传感器模块20输出的数字信号，生成并计算在线采集信号的频次数。在步骤116时，微控制器40查表分析并按在线采集信号的频次数判断转移至相应的空载状态处理、满载状态处理或者堵塞状态处理等执行程序。
图6所示为本发明实施例的部分剖面示意图。智能水泵电机控制装置10安装在水泵170的泵体172内。此实施例装置通过电源线174供电，控制与泵体172装在一起的电机178(也就是水泵电机M)。电机178带动叶轮182抽取液体，液体由过滤网184过滤，再经出水室186从出水口188流出。
图7为本发明的电路原理图，图中20虚线框为传感器模块、40虚线框为可编程微控制器、50虚线框为电源模块、60虚线框为开关回路、ET107为传感器、SRD24为继电器、TC2051B为微控制器。
权利要求
1.一种智能水泵电机控制装置，包括输入节点(12、14)和输出节点(16、18)，输出节点(16、18)连接有水泵电机(70)，其特征在于所述水泵电机(70)的转轴(24)上设有标记(26)，对应于标记(26)设有传感器模块(20)，传感器模块(20)发射信号至标记(26)处并接收反射信号，传感器模块(20)生成的输出信号输出到可编程微控制器(40)，可编程微控制器(40)生成的控制信号输出到开关回路(60)，由开关回路(60)控制水泵电机(70)运转。
2.根据权利要求1所述的智能水泵电机控制装置，其特征在于所述传感器模块(20)、可编程微控制器(40)、开关回路(60)由电源模块(50)提供电源。
3.根据权利要求1所述的智能水泵电机控制装置，其特征在于所述传感器模块(20)包括红外发射器(28)和红外接收器(29)，红外发射器(28)由驱动器(27)驱动将红外光线发射至标记(26)处，红外接收器(29)接收标记(26)的反射信号，并经信号放大整形器(30)后输出至可编程微控制器(40)。
4.根据权利要求1所述的智能水泵电机控制装置，其特征在于所述开关回路(60)包括连接在输入节点(14)与输出节点(18)之间的继电器(64)，可编程微控制器(40)的控制信号输出到驱动电路(62)后，由驱动电路(62)控制继电器(64)。
5.根据权利要求1所述的智能水泵电机控制装置，其特征在于所述电源模块(20)包括与输入节点(12)并联连接的两个整流器(51、53)，两个整流器(51、53)分别通过直流6V限流稳压及滤波电路(52)和直流24V限流及滤波电路(54)后输出。
全文摘要
本发明公开一种智能水泵电机控制装置，包括输入节点和输出节点，输出节点连接有水泵电机，所述水泵电机的转轴上设有标记，对应于标记设有传感器模块，传感器模块发射信号至标记处并接收反射信号，传感器模块生成的输出信号输出到可编程微控制器，可编程微控制器生成的控制信号输出到开关回路，由开关回路控制水泵电机运转。
文档编号F04D15/02GK1693711SQ20051004039
公开日2005年11月9日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者王黎明 申请人:王黎明