可攜式消防泵超速保護電路的製作方法

2023-06-20 19:27:11 2

專利名稱：可攜式消防泵超速保護電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可攜式消防泵超速保護電路。

背景技術：
可攜式消防泵從蓄水池抽水用於消防滅火。由於森林中蓄水池容量的限制，在水源不足的情況下，可攜式消防泵的汽油機將在更高的轉速下運行，過高的轉速會產生額外熱量，導致泵和汽油機損壞。雖然已經有很多技術措施可以使汽油機工作在預定的轉速，但考慮到生產成本以及在汽油機出現斷水的情況下降低產生的熱量，傳統的方法並不適合，而另外一些方法像速度監視和控制等僅允許消防泵在較低的空載轉速下運行。

發明內容
本實用新型目的是提供一種在斷水情況下自動關閉汽油機的可攜式消防泵超速保護電路，其解決了現有可攜式消防泵在水源不足的情況下汽油機轉速過高導致泵和汽油機損壞的技術問題。
本實用新型的技術解決方案 一種可攜式消防泵超速保護電路，其特殊之處在於 其包括穩壓單元、同頻觸發單元、比較放大單元和執行單元； 所述穩壓單元包括限流電阻R3、濾波電容C1、穩壓管D2和旁路電阻R4；所述濾波電容C1、穩壓管D2和旁路電阻R4並聯後的低端接地，其高端與限流電阻R3的一端相接作為穩壓單元的輸出端Vcc，所述限流電阻R3的另一端接汽油機信號輸出端34； 所述同頻觸發單元包括限流電阻R2、二極體D3、SR觸發器U1、充電電阻R8和充電電容C2；所述SR觸發器U1的數據輸入端D接穩壓單元的輸出端Vcc，其置位端S接地，其復位端R接充電電容C2的高端，其時鐘信號端CLK通過限流電阻R2與汽油機信號輸出端34相接，其同相輸出端Q接充電電阻R8的一端，所述充電電阻R8的另一端與充電電容C2的高端相接，所述充電電容C2的低端接地，所述二極體D3的陽極接SR觸發器U1的時鐘信號端，其陰極接穩壓單元的輸出端Vcc； 所述比較放大單元包括充電電阻R9、充電電阻R10、充電電容C3、限流電阻R11、二極體D5、二極體D6、電壓比較器U2；所述充電電阻R9、充電電阻R10和充電電容C3依次串聯，所述充電電容C3的另一端接地，所述電壓比較器U2的同相輸入端通過充電電阻R9與SR觸發器U1的同相輸出端Q相接，所述電壓比較器U2的反相輸入端通過限流電阻R11與穩壓單元的輸出端Vcc相接，所述二極體D5的陰極和二極體D6的陽極相接，所述二極體D6的陰極接地，所述二極體D5的陽極與電壓比較器U2的反相輸入端相接；所述電壓比較器U2的電源端接穩壓單元的輸出端Vcc；所述電壓比較器U2的同相輸入端和輸出端之間接有反饋電阻R15； 所述執行單元包括二極體D4、限流電阻R17、柵極電阻R16和功率管K；所述二極體D4的陽極接電壓比較器U2的輸出端，其陰極通過限流電阻R17接地；所述功率管K的柵極通過柵極電阻R16接二極體D4的陰極，其漏極接汽油機信號輸出端34，其源極接地。
上述可攜式消防泵超速保護電路還包括信號修正單元；所述信號修正單元包括正向串接在汽油機信號輸出端34的二極體D1。
上述同頻觸發單元包括快速放電單元，所述快速放電單元包括電阻R5和R6以及三極體Q，所述電阻R5的一端與SR觸發器U1的時鐘信號端CLK相連，其另一端通過電阻R6接地，所述三極體Q的集電極接充電電容C2的高端，其基極通過電阻R6接地，其發射極接地。
本實用新型所具有的有益效果 1、本實用新型通過同頻觸發單元和比較放大單元來控制功率管K的開合，實現汽油機超頻運行時的自動關閉，有效的保護了汽油機和泵。
2、本實用新型利用穩壓單元從輸入信號得到的電壓驅動超速保護電路的各個元器件，不需要單獨提供穩定電源的電路，電路結構簡單、體積小、性能優良。而且穩壓單元可實現針對汽油機輸出尖峰脈衝高達250V的電壓保護。
3、本實用新型通過比較放大單元設置了一個頻率範圍接收窗口，在這個窗口允許正常工作時的最大頻率，當正常工作條件下出現空載狀況導致汽油機的轉速突然升高時，會觸發超速保護電路工作。

圖1為本實用新型超速保護電路的原理示意圖； 具體實施方式
本實用新型可攜式消防泵超速保護電路包括信號修正單元、穩壓單元、同頻觸發單元、比較放大單元和執行單元。
信號修正單元包括正向串接在汽油機信號輸出端34的二極體D1，其用於修正汽油機的輸出信號。
穩壓單元包括限流電阻R3、濾波電容C1、穩壓管D2和旁路電阻R4；濾波電容C1、穩壓管D2和旁路電阻R4並聯後的低端接地，其高端與限流電阻R3的一端相接作為穩壓單元的輸出端Vcc，限流電阻R3的另一端接汽油機信號輸出端34；由電容充電、儲能理論可知，電容C1兩端的電壓Vcc為 其中R為限流電阻R3的阻值、t為施加信號時間，U0為C1兩端初始電壓值，Us為信號電壓值。
同頻觸發單元包括限流電阻R2、二極體D3、SR觸發器U1、充電電阻R8、充電電容C2以及快速放電單元；SR觸發器U1的數據輸入端D接穩壓單元的輸出端Vcc，其置位端S接地，其復位端R接充電電容C2的高端，其時鐘信號端CLK通過限流電阻R2與汽油機信號輸出端34相接，其同相輸出端Q接充電電阻R8的一端，充電電阻R8的另一端與充電電容C2的高端相接，充電時間為t＝R8C2，充電電容C2的低端接地；二極體D3的陽極接SR觸發器U1的時鐘信號端，其陰極接穩壓單元的輸出端Vcc，用於限制觸發器U1的時鐘信號電壓；快速放電單元包括電阻R5和R6以及三極體Q，電阻R5的一端與SR觸發器U1的時鐘信號端CLK相連，其另一端通過電阻R6接地，三極體Q的集電極接充電電容C2的高端，其基極通過電阻R6接地，其發射極接地；快速放電單元加速充電電容C2放電的完成。
比較放大單元包括充電電阻R9、充電電阻R10、充電電容C3、限流電阻R11、二極體D5、二極體D6、電壓比較器U2；所述充電電阻R9、充電電阻R10和充電電容C3依次串聯，充電電容C3的另一端接地，電壓比較器U2的同相輸入端通過充電電阻R9與SR觸發器U1的同相輸出端Q相接，電壓比較器U2的反相輸入端通過限流電阻R11與穩壓單元的輸出端Vcc相接，二極體D5的陰極和二極體D6的陽極相接，二極體D6的陰極接地，二極體D5的陽極與電壓比較器U2的反相輸入端相接；電壓比較器U2的電源端接穩壓單元的輸出端Vcc；電壓比較器U2的同相輸入端和輸出端之間接有反饋電阻R15。
執行單元包括二極體D4、限流電阻R17、柵極電阻R16和功率管K；二極體D4的陽極接電壓比較器U2的輸出端，其陰極通過限流電阻R17接地；功率管K的柵極通過柵極電阻R16接二極體D4的陰極，其漏極接汽油機信號輸出端34，其源極接地。
本實用新型工作原理及工作過程 汽油機信號從信號輸出端34進入超速保護電路，通過限流電阻R3為穩壓單元提供能量，保證穩壓單元輸出端電壓Vcc穩定，使後面的同頻觸發單元和比較放大單元能夠正常工作。
汽油機信號同時通過限流電阻R2為同頻觸發單元提供時鐘信號，觸發器U1輸出波形的振幅與輸入信號振幅無關，但振蕩頻率與輸入信號相同，為後面的比較放大單元和執行單元奠定基礎。
信號輸出端34的汽油機輸出信號頻率的升高導致充電電壓的身高。當電壓比較器U2的同相輸入端電壓即充電電壓大於反相輸入端電壓基準值時，電壓比較器輸出電壓，此電壓控制執行單元的功率管K工作，汽油機信號通過功率管K的漏極端對地短路，汽油機和泵被保護。
為了防水、防塵、抗震等效果，經過測試的電路板放入模塊盒中，進行灌注樹脂膠。灌膠後的電路板經過了72小時浸水試驗，試驗結果證明，灌膠後的電路板具有非常好的防水性能。
權利要求1.一種可攜式消防泵超速保護電路，其特徵在於
其包括穩壓單元、同頻觸發單元、比較放大單元和執行單元；
所述穩壓單元包括限流電阻(R3)、濾波電容(C1)、穩壓管(D2)和旁路電阻(R4)；所述濾波電容(C1)、穩壓管(D2)和旁路電阻(R4)並聯後的低端接地，其高端與限流電阻(R3)的一端相接作為穩壓單元的輸出端(Vcc)，所述限流電阻(R3)的另一端接汽油機信號輸出端(34)；
所述同頻觸發單元包括限流電阻(R2)、二極體(D3)、SR觸發器(U1)、充電電阻(R8)和充電電容(C2)；所述SR觸發器(U1)的數據輸入端(D)接穩壓單元的輸出端(Vcc)，其置位端S接地，其復位端R接充電電容(C2)的高端，其時鐘信號端(CLK)通過限流電阻(R2)與汽油機信號輸出端(34)相接，其同相輸出端(Q)接充電電阻(R8)的一端，所述充電電阻(R8)的另一端與充電電容(C2)的高端相接，所述充電電容(C2)的低端接地，所述二極體(D3)的陽極接SR觸發器(U1)的時鐘信號端，其陰極接穩壓單元的輸出端(Vcc)；
所述比較放大單元包括充電電阻(R9)、充電電阻(R10)、充電電容(C3)、限流電阻(R11)、二極體(D5)、二極體(D6)、電壓比較器(U2)；所述充電電阻(R9)、充電電阻(R10)和充電電容(C3)依次串聯，所述充電電容(C3)的另一端接地，所述電壓比較器(U2)的同相輸入端通過充電電阻(R9)與SR觸發器(U1)的同相輸出端(Q)相接，所述電壓比較器(U2)的反相輸入端通過限流電阻(R11)與穩壓單元的輸出端(Vcc)相接，所述二極體(D5)的陰極和二極體(D6)的陽極相接，所述二極體(D6)的陰極接地，所述二極體(D5)的陽極與電壓比較器(U2)的反相輸入端相接；所述電壓比較器(U20)的電源端接穩壓單元的輸出端(Vcc)；所述電壓比較器(U2)的同相輸入端和輸出端之間接有反饋電阻(R15)；
所述執行單元包括二極體(D4)、限流電阻(R17)、柵極電阻(R16)和功率管(K)；所述二極體(D4)的陽極接電壓比較器(U2)的輸出端，其陰極通過限流電阻(R17)接地；所述功率管(K)的柵極通過柵極電阻(R16)接二極體(D4)的陰極，其漏極接汽油機信號輸出端(34)，其源極接地。
2.根據權利要求1所述的可攜式消防泵超速保護電路，其特徵在於所述可攜式消防泵超速保護電路還包括信號修正單元；所述信號修正單元包括正向串接在汽油機信號輸出端(34)的二極體(D1)。
3.根據權利要求1或2所述的可攜式消防泵超速保護電路，其特徵在於所述同頻觸發單元包括快速放電單元，所述快速放電單元包括電阻(R5)和(R6)以及三極體(Q)，所述電阻(R5)的一端與SR觸發器(U1)的時鐘信號端(CLK)相連，其另一端通過電阻(R6)接地，所述三極體(Q)的集電極接充電電容(C2)的高端，其基極通過電阻(R6)接地，其發射極接地。
專利摘要本實用新型涉及一種可攜式消防泵超速保護電路，其包括穩壓單元、同頻觸發單元、比較放大單元和執行單元，本實用新型解決了現有可攜式消防泵在水源不足的情況下汽油機轉速過高導致泵和汽油機損壞的技術問題。本實用新型具有有效的保護了汽油機和泵，電路結構簡單、體積小、性能優良的技術效果。
文檔編號H02H7/08GK201584757SQ20092024549
公開日2010年9月15日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者張旭, 趙宏民, 劉志君 申請人:陝西航天動力高科技股份有限公司