專利名稱：具有自保護(hù)功能的水泵及其自保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有自保護(hù)功能的水泵及其自保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
市面上的水泵的保護(hù)裝置一般采用內(nèi)置溫控器，只能在水泵過熱后采取保護(hù)作用。然而，當(dāng)水泵在做無用功效時，往往內(nèi)部溫度達(dá)不到溫控器所需斷開保護(hù)溫度時，水泵仍將持續(xù)工作從而浪費電能。如選用的溫控器所需保護(hù)溫度偏低時，又會使水泵在正常運行時會出現(xiàn)斷開保護(hù)現(xiàn)象，從而影響水泵的正常工作，而且，水泵溫度受環(huán)境溫度影響較大，所以單一的溫控器保護(hù)方式準(zhǔn)確率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點，提供了一種能夠在水泵離水、堵轉(zhuǎn)或過載等非正常工作狀態(tài)下，改變工作狀態(tài)的具有自保護(hù)功能的水泵及其自保護(hù)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種具有自保護(hù)功能的水泵，包括依次連接的水泵、轉(zhuǎn)速提取電路、檢測控制電路和開關(guān)電路，一個電源輸入單元經(jīng)所述開關(guān)電路連接并供電給所述水泵，所述開關(guān)電路連接并控制所述電源輸入單元的輸出。所述檢測控制電路可包括依次連接的轉(zhuǎn)速檢測單元和判斷控制單元，所述轉(zhuǎn)速檢測單元將所述轉(zhuǎn)速提取電路輸出的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，發(fā)送給所述判斷控制單元，由所述判斷控制單元控制所述開關(guān)電路。所述轉(zhuǎn)速提取電路可為輸入端連接到所述水泵的工作回路的放大電路。所述檢測控制電路可采用單片機(jī)。所述電源輸入單元可包括并列接入的太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端，一個 A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別與所述太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端，輸出端與所述判斷控制單元相連接，所述開關(guān)電路為端口切換電路，切換所述太陽能硅晶板、蓄電池、交流電源端的輸出。所述交流電源端還可連接有一個外置降壓器。所述端口切換電路可包括三路切換支路，分別采用三極管作為開關(guān)元件，且分別對應(yīng)地連接在所述太陽能硅晶板、蓄電池、交流電源端與水泵之間。一種用于水泵的自保護(hù)方法，包括如下步驟
1)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；
2)如果水泵的轉(zhuǎn)速不在正常范圍內(nèi)，則控制水泵斷電，經(jīng)過第一時延后重新通電，
3)在第二時延內(nèi)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，并轉(zhuǎn)回步驟2)。所述步驟2)、3)可重復(fù)執(zhí)行多次，且每次具有不同的第一時延。
本發(fā)明通過檢驗、判斷水泵的工作狀態(tài)，使水泵在離水空轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)或過載的狀態(tài)下進(jìn)入保護(hù)程序，例如停止工作，即節(jié)能又起到保護(hù)作用并且延長了水泵壽命。此外，本發(fā)明通過檢測各個輸入端口的電壓是否符合水泵的工作電壓，控制所述端口切換電路在三個輸入端口中選擇合適的端口進(jìn)行切換，從而控制不同的電源向水泵供電，解決了水泵使用單一動力的局限性，在使用太陽能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的同時，在多種天氣條件下使到水泵正常工作。


圖1為本發(fā)明的原理框圖； 圖2為本發(fā)明的電路圖。
具體實施例方式如圖1中所示，本發(fā)明包括依次連接的水泵、轉(zhuǎn)速提取電路、檢測控制電路和開關(guān)電路，一個電源輸入單元經(jīng)所述開關(guān)電路連接并供電給所述水泵，所述開關(guān)電路連接并控制所述電源輸入單元的輸出。所述電源輸入單元包括并列接入的太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端，一個A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別與所述太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端， 輸出端與所述判斷控制單元相連接，所述開關(guān)電路為端口切換電路，切換所述太陽能硅晶板、蓄電池、交流電源端的輸出。大多數(shù)情況下，水泵的電壓并不能與市電電壓相匹配，因此可以在所述交流電壓端連接一個外置的用作降低市電電壓的外置降壓器。所述檢測控制電路包括依次連接的轉(zhuǎn)速檢測單元和判斷控制單元，所述轉(zhuǎn)速檢測單元將接收到的所述轉(zhuǎn)速提取電路發(fā)出的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，發(fā)送給所述判斷控制單元，由所述判斷控制單元控制所述開關(guān)電路。所述轉(zhuǎn)速檢測單元也可以是具有A/D轉(zhuǎn)換功能的處理單元。如圖2中所示，所述轉(zhuǎn)速檢測單元、判斷控制單元以及A/D轉(zhuǎn)換單元可以集成在單片機(jī)Ul上。所述轉(zhuǎn)速提取電路為由運放U2A構(gòu)成的放大電路，所述放大電路的輸入端連接到所述水泵的工作回路的。單片機(jī)Ul的VSUN、VBAT、VAC是用于檢測太陽能硅晶板、接蓄電池、外置降壓器三路電壓的A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端，PSUN、PBAT、PAC是控制端，輸出控制信號控制太陽能硅晶板、蓄電池、外置降壓器為水泵供電。三極管Qf Q6作為開關(guān)元件，用于根據(jù)PSUN、PBAT、PAC輸出的信號，讓水泵跟太陽能硅晶板、接蓄電池或外置變壓器連接。所述端口切換電路包括三路切換支路，分別采用三極管作為開關(guān)元件，且分別對應(yīng)地連接在所述太陽能硅晶板、蓄電池、交流電源端與水泵之間。以其中一路為例，當(dāng)單片機(jī)的PSUN端發(fā)出控制信號后，控制三極管Q2導(dǎo)通，進(jìn)而控制三極管Ql導(dǎo)通，使OUT端與水泵接通，給水泵供電?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明的工作過程如下，
所述電源輸入單元向水泵提供穩(wěn)定的工作電能，當(dāng)水泵工作后，通過檢測水泵的轉(zhuǎn)速可以判斷水泵的工作是否正常，如是否處于離水空轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)或過載能等非正常工作狀態(tài)。所述轉(zhuǎn)速提取電路利用水泵工作轉(zhuǎn)速跟水泵工作時電流大小變化周期一致提取水泵轉(zhuǎn)速，輸入端連接到所述水泵的工作回路，提取水泵的轉(zhuǎn)速，經(jīng)U2A放大后通過TC端輸出給單片機(jī) U1。水泵工作產(chǎn)生的電流在線路上產(chǎn)生的電壓由U2A放大，從交變的電壓信號中取出
4水泵的轉(zhuǎn)速；單片機(jī)Ul不斷檢測水泵的轉(zhuǎn)速。判斷轉(zhuǎn)速從而確認(rèn)是否進(jìn)入保護(hù)程序，即是
否要需要停止工作。設(shè)定水泵的正常轉(zhuǎn)速范圍為1500轉(zhuǎn) 3500轉(zhuǎn)，當(dāng)水泵堵轉(zhuǎn)或過載時轉(zhuǎn)速低于設(shè)定的1500轉(zhuǎn)，此時認(rèn)定水泵轉(zhuǎn)速不正常；當(dāng)水泵離開水中處于空載狀態(tài)時轉(zhuǎn)速大于設(shè)定的 3500轉(zhuǎn)，認(rèn)定為水泵轉(zhuǎn)速不正常。轉(zhuǎn)速不正常時混合動力控制器進(jìn)入保護(hù)程序
1、單片機(jī)控制所述端口切換電路的電源輸出進(jìn)行先斷電5秒后再通電3秒并由所述轉(zhuǎn)速提取電路繼續(xù)檢測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速正常則認(rèn)定水泵處于正常工作狀態(tài)，從而退出保護(hù)程序。轉(zhuǎn)速還不正常則進(jìn)入第二次檢測。2、單片機(jī)控制所述端口切換電路的電源輸出進(jìn)行先斷電10秒后再重新通電工作 3秒并檢測轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速正常則認(rèn)定水泵處于正常工作狀態(tài)，從而退出保護(hù)程序。轉(zhuǎn)速還不正常則進(jìn)入第三次檢測。3、單片機(jī)控制所述端口切換電路的電源輸出進(jìn)行先斷電20秒后再重新通電并工作3秒且檢測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速正常則認(rèn)定水泵處于正常工作狀態(tài)，從而退出保護(hù)程序。轉(zhuǎn)速不正常則進(jìn)入第四次檢測。4、單片機(jī)控制所述端口切換電路的電源輸出進(jìn)行先斷電10分鐘后再重新通電工作3秒且檢測轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速正常則認(rèn)定水泵處于正常工作狀態(tài)，從而退出保護(hù)程序。轉(zhuǎn)速不正常則繼續(xù)每10分鐘檢查一次，直至檢測到水泵轉(zhuǎn)速正常，通過控制端口讓水泵工作。其中的斷電、重新通電過程可重復(fù)執(zhí)行多次，且每次具有不同的第一時延?？梢岳幂^短的時延排除干擾產(chǎn)生的誤動作，利用較長的時延進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z修和維護(hù)工作，使水泵盡快回復(fù)到正常的工作狀態(tài)。因此，通過檢驗、判斷水泵在離水空轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)或過載的狀態(tài)下進(jìn)入保護(hù)程序，即避免水泵空轉(zhuǎn)帶來的電能浪費，又起到保護(hù)作用，并且延長了水泵的使用壽命。為確保水泵的良好運行，在保證了水泵輸出在正常范圍內(nèi)的同時，還要保證水泵的電源輸入處于在正常的工作狀態(tài)。由于太陽能硅晶板、接蓄電池、外置變壓器各自性質(zhì)不同，其作為電源時正常工作狀態(tài)也有所不同
太陽能硅晶板水泵靜止時此端口電壓大于11V，水泵工作時電壓大于6V時為有效電源。不符合上述條件視為太陽能硅晶板的電源無效。即水泵靜止時，太陽能硅晶板電壓小于IlV視為電源無效。電壓大于IlV時供給水泵動力，水泵開始工作，但工作時電壓又小于 6V，也視為太陽能電源無效。蓄電池水泵靜止時此端口電壓大于9. 5V，水泵工作后電壓要大于9V，為有效電源。不符合上述條件視為蓄電池的電源無效。即水泵靜止時，蓄電池電壓小于9. 5V視蓄電池為電源無效。電壓大于9. 5V時供給水泵動力，水泵開始工作，但工作時電壓小于9V時視蓄電池電源無效。外置降壓器水泵靜止時此端電壓要大于11V，水泵工作后電壓要大于6V視為有效電源。不符合上述條件視為外置降壓器的電源無效。即水泵靜止時，外置降壓器電壓小于 IlV視為電源無效。電壓大于Iiv時供給水泵動力，水泵開始工作，但工作時電壓小于IlV 時視外置降壓器無效。通過單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換單元檢測太陽能硅晶板的電源的電壓值，并通過所述判斷控制單元判斷是否有效，有效則選擇太陽能為水泵供電。通過PSUN控制端控制，讓相應(yīng)的Q2、Ql接通為水泵供電。如果太陽能硅晶板的電源無效，則通過單片機(jī)檢測蓄電池電源的電壓值，并通過所述判斷控制單元判斷是否有效，如果有效則選擇蓄電池為水泵供電。通過PBAT控制端控制，讓相應(yīng)的Q4、Q3接通為水泵供電。如果蓄電池電源無效，則通過單片機(jī)檢測外置降壓器電源的電壓值，并通過所述判斷控制單元判斷是否有效，有效則選擇外置交流電壓器為水泵供電。通過PAC控制端控制，讓相應(yīng)的Q6、Q5接通為水泵供電。如果上述端口都無效則回到第一個步驟，繼續(xù)循環(huán)檢查，直到有端口符合條件。此外，單片機(jī)可以通過內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換單元對外部的三個端口進(jìn)行電壓檢測，當(dāng)太陽能電池電壓或外置變壓器電壓大于蓄電池電壓時，且蓄電池低于最高充電電壓，單片機(jī)會通過程序保持水泵正常工作下根據(jù)優(yōu)先情況選擇一個端口以適量電流向蓄電池充電。只有保證了水泵的輸入和輸出都具備的良好的工作狀態(tài)，才能使水泵持續(xù)良好的運行，進(jìn)而進(jìn)一步延長了水泵的使用壽命。以上對本發(fā)明所提供的具有自保護(hù)功能的水泵及其自保護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹， 本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于包括依次連接的水泵、轉(zhuǎn)速提取電路、檢測控制電路和開關(guān)電路，一個電源輸入單元經(jīng)所述開關(guān)電路連接并供電給所述水泵，所述開關(guān)電路連接并控制所述電源輸入單元的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述電源輸入單元包括并列接入的太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端，一個A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端分別與所述太陽能硅晶板、蓄電池和交流電源端，輸出端與所述判斷控制單元相連接，所述開關(guān)電路為端口切換電路，切換所述太陽能硅晶板、蓄電池、交流電源端的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述檢測控制電路包括依次連接的轉(zhuǎn)速檢測單元和判斷控制單元，所述轉(zhuǎn)速檢測單元將所述轉(zhuǎn)速提取電路輸出的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，發(fā)送給所述判斷控制單元，由所述判斷控制單元控制所述開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述轉(zhuǎn)速提取電路為輸入端連接到所述水泵的工作回路的放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述檢測控制電路采用單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述交流電源端還連接有一個外置降壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自保護(hù)功能的水泵，其特征在于所述端口切換電路包括三路切換支路，分別采用三極管作為開關(guān)元件，且分別對應(yīng)地連接在所述太陽能硅晶板、 蓄電池、交流電源端與水泵之間。
8.一種用于水泵的自保護(hù)方法，包括如下步驟1)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；2)如果水泵的轉(zhuǎn)速不在正常范圍內(nèi)，則控制水泵斷電，經(jīng)過第一時延后重新通電；3)在第二時延內(nèi)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，并轉(zhuǎn)回步驟2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于水泵的自保護(hù)方法，其特征在于所述步驟2)、3)重復(fù)執(zhí)行多次，且每次具有不同的第一時延。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有自保護(hù)功能的水泵及其自保護(hù)方法，所述具有自保護(hù)功能的水泵包括依次連接的水泵、轉(zhuǎn)速提取電路、檢測控制電路和開關(guān)電路，一個電源輸入單元經(jīng)所述開關(guān)電路連接并供電給所述水泵，所述開關(guān)電路連接并控制所述電源輸入單元的輸出。所述方法包括如下步驟1)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；2)如果水泵的轉(zhuǎn)速不在正常范圍內(nèi)，則控制水泵斷電，經(jīng)過第一時延后重新通電；3)在第二時延內(nèi)檢測并判斷水泵的轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，并轉(zhuǎn)回步驟2)。本發(fā)明通過檢驗、判斷水泵的工作狀態(tài)，使水泵在離水空轉(zhuǎn)、堵轉(zhuǎn)或過載的狀態(tài)下進(jìn)入保護(hù)程序，例如停止工作，即節(jié)能又起到保護(hù)作用并且延長了水泵壽命。
文檔編號F04B49/10GK102536770SQ201010618439
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者陳俊平 申請人:陳俊平