一種潛水泵抽空自動保護的控制方法及其控制裝置的製作方法
2023-10-06 20:29:04
專利名稱：一種潛水泵抽空自動保護的控制方法及其控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明一種潛水泵抽空自動保護的控制方法及其控制裝置。
背景技術：
潛水泵由於其具有密封性能良好，使用方便、安全、高效等特點，在工業、農業、運輸等領域，有著很廣泛的應用範圍。
目前潛水泵動力電機，有直流電機和交流電機兩大類。其中包括功能較為單一，自身不具備保護功能的有刷直流電機、單相交流同步電機、單相交流異步電機、三相交流電機等，還有自身具有多重保護功能的無刷直流電機、磁阻電機、變頻電機等，都得到廣泛採用。當潛水泵在抽水時，水池的水位會慢慢低於潛水泵的工作水位，使潛水泵抽空，這時潛水泵的葉輪、轉子、軸承、主軸等，得不到水的散熱和潤滑，在電機的高速旋轉下，造成磨擦發熱以至損壞潛水泵，同時也消耗電能，不利於能源節約。
傳統潛水泵為解決抽空時自動停機保護，在潛水泵外部安裝一隻浮子開關，或者獨立加裝一隻電子水位控制開關。如圖1中的FK，浮子開關是重錘式機械開關，利用水的浮力作用，隨水位的升降使重錘移動控制接觸開關進行打開和關閉，達到抽空保護作用。由於浮子開關是機械式開關，裡面的金屬觸點容易燒焦、燒死，使保護失效，且使用壽命短，故障率高，且為外置式，部份場合無法使用。圖2中採用了電子水位控制開關，雖然改進了浮子開關的缺點，但使用安裝困難，控制潛水泵水位精度不準，密封性能差，也不方便於潛水泵在不同區域的移動使用，多數安裝在固定地方進行打開和關閉控制。
發明內容
本發明要解決的問題是提供一種結構簡單、安全性高的潛水泵抽空自動保護裝置的控制方法和一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路以及一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵。
為解決上述技術問題，本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種用於上述潛水泵抽空自動保護裝置的控制方法，由置於潛水泵最低水位線處的至少兩個水位探測探針，利用水的導電作用檢測水位當水位低於所述最低水位線處時，水位探測探針不導通，可檢測得到水已抽空的狀態；當水位高於所述最低水位線處時，水位探測探針通過水導通，可檢測得到水未抽空的狀態。
上述方法還可包括以下步驟在檢測到水是否抽空的狀態後，控制潛水泵停止或開始工作。
一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，包括電機、潛水泵工作電路，所述潛水泵工作電路與電機相連，用於控制所述電機的工作狀態，其特徵在於包括置於最低水位線上的水位探測探針，和與所述水位探測探針相連的水位控制電路，所述水位控制電路同時與所述潛水泵工作電路相連，通過水的導電作用，由所述水位探測探針檢測到水位，並由水位控制電路控制潛水泵進行開關控制。
還可包括連接在水位控制電路和電源之間的低壓變換電路，所述低壓變換電路用於將電源輸入轉換為給所述水位控制電路提供的低壓直流工作電源。
所述水位控制電路可包括一個光電隔離器和一個邏輯門。
所述潛水泵工作電路可包括一個功率驅動電路，所述水位控制電路的輸出端與所述功率驅動電路相連。
所述潛水泵工作電路可包括位置檢測電路、處理電路、功率驅動電路、控制保護電路和轉速控制電路，所述轉速控制器與所述控制保護電路相連，所述控制保護電路分別與處理電路和功率驅動電路相連，所述處理電路還分別與位置檢測電路和功率驅動電路相連，所述水位控制電路的輸出與所述控制保護電路相連。
所述水位控制電路中，所述邏輯門的輸入端可分別與一個水位探測探針和地端相連，輸出端與所述光電隔離器的一個輸入端相連，所述光電隔離器的另一輸入端分別與另一個水位探測探針和低壓變換電路的輸出端相連，所述光電隔離器的輸出端與所述潛水泵工作電路相連。
所述低壓變換電路可包括一個低壓電源變換隔離電路。
一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵，包括外殼、電機和控制電路，所述電機包括繞線、葉輪和進水口，其特徵在於所述控制電路中包括至少兩個水位探測探針，所述葉輪、進水口和水位探測探針設置在所述外殼的底部，其它部分密閉在所述外殼中，所述水位探測探針的最低端高度高於所述葉輪底端的高度。
在本發明中由置於潛水泵最低水位線處的至少兩個水位探測探針，利用水的導電作用檢測潛水泵工作水位，通過設置在位於最低水位線上的水位探測探針，和與所述水位探測探針相連的水位控制電路，所述水位控制電路同時與所述潛水泵工作電路相連，通過水的導電作用，由所述水位探測探針檢測到水位，並由水位控制電路控制潛水泵進行開關控制，從而實現對潛水泵抽水水位進行實時探測控制，達到打開和關閉潛水泵作用，由於採用電子功率器件做開關控制，本發明具有開關速度快，壽命長，無電火花發生等優點。
圖1為現有技術中帶有浮子開關的電路原理圖；圖2為現有技術中帶有電子水位控制開關的電路原理圖；圖3為本發明結構示意圖；
圖4為本發明中實施例1、2的電路框圖；圖5為本發明中實施例3的電路框圖；圖6為本發明中實施例1的電路原理圖；圖7為本發明中實施例2的電路原理圖；圖8為本發明中實施例3的電路原理圖。
具體實施例方式
本發明如圖3中所示，包括外殼1、電機和控制電路5，所述電機包括繞線2、葉輪3和進水口4，所述控制電路5中包括至少兩個水位探測探針A、B，所述葉輪、進水口和水位探測探針設置在所述外殼的底部，其它部分密閉在所述外殼中，所述水位探測探針的最低端高度即為最低進水水位線的高度，且此高度高於所述葉輪底端的高度。
實施例1中，如圖4中所示，所述控制電路中包括功率驅動器、低壓電源變換隔離器、水位控制電路，所述水位控制電路與所述水位探測探針A、B和低壓電源變換隔離器分別相連，並同時與所述功率驅動器相連，如圖6中所示，所述水位控制電路包括一個邏輯門U1A和一個光電隔離器U2，所述邏輯門U1A的輸入端分別與一個水位探測探針A經過電阻R1和地端相連，輸出端與所述光電隔離器U2的一個輸入端相連，所述光電隔離器U2的另一輸入端分別與另一個水位探測探針B和低壓電源變換隔離器的輸出端VDD+端相連，所述光電隔離器U2的一個輸出端與所述功率驅動電路相連，另一輸出端經過電阻R4連接到電源端。所述電機MG1為單項交流電機，所述電機MG1的一個輸入端直接與交流電源的一端相連，另一端經過所述功率驅動器與所述電源的另一端。所述低壓電源變換隔離器的一個輸入端直接與一個電源端直接相連，另一個輸入端依次經過反相連接的二極體D1和電阻R3與電源的另一電源端相連，輸出端VDD+端與所述水位控制電路相連。所述低壓變換電路為低壓變換隔離器，用於將直流電源輸入轉換為給所述水位控制電路提供的低壓直流工作電源，使水位探測探針能在安全電壓範圍內工作。
在工作過程中，當抽水時水位高於潛水泵的最低進水水位線時，水位探測探針A與B在水的導電作用下，相當於電路A與B接通，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測到由探針A與B送來的電信號進行識別，確認水位高於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送開機指令，控制功率驅動電路打開，驅動潛水泵工作，達到抽水目的。在潛水泵的抽水作用下，水位會慢慢下降到潛水泵的最低進水水位線以下，這時水位探測探針A與B失去水的導電作用，相當於電路斷開，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測不到探針A與B送來的電信號，確認水位低於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送關機指令，控制功率驅動電路關閉，潛水泵失去驅動停止工作，達到抽空保護目的。
實施例2中，如圖4中所示，所述控制電路中包括功率驅動器、低壓電源變換隔離器、水位控制電路，所述水位控制電路與所述水位探測探針A、B和低壓電源變換隔離器分別相連，並同時與所述功率驅動器相連，如圖7中所示，所述水位控制電路包括一個邏輯門U1A和一個光電隔離器U2，所述邏輯門U1A的輸入端分別與一個水位探測探針A經過電阻R1和地端相連，輸出端與所述光電隔離器U2的一個輸入端相連，所述光電隔離器U2的另一輸入端分別與另一個水位探測探針B和低壓電源變換隔離器的輸出端VDD+端相連，所述光電隔離器U2的一個輸出端與所述功率驅動電路相連，另一輸出端經過電阻R4連接到電源端VCC+端相連。所述電機MG1為直流有刷電機，所述電機MG1的一個輸入端直接與直流電源的VCC-端相連，另一端經過所述功率驅動器與所述電源的另一端VCC+端。所述低壓電源變換隔離器的一個輸入端直接與一個電源端VCC-端直接相連，另一個輸入端電阻R3與電源的另一電源端VCC+端相連，輸出端VDD+端與所述水位控制電路相連。所述低壓變換電路為低壓變換隔離器，用於將高壓直流電源輸入轉換為給所述水位控制電路提供的低壓直流工作電源，使水位探測探針能在安全電壓範圍內工作。
在工作過程中，當抽水時水位高於潛水泵的最低進水水位線時，水位探測探針A與B在水的導電作用下，相當於電路A與B接通，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測到由探針A與B送來的電信號進行識別，確認水位高於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送開機指令，控制功率驅動電路打開，驅動潛水泵工作，達到抽水目的。在潛水泵的抽水作用下，水位會慢慢下降到潛水泵的最低進水水位線以下，這時水位探測探針A與B失去水的導電作用，相當於電路斷開，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測不到探針A與B送來的電信號，確認水位低於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送關機指令，控制功率驅動電路關閉，潛水泵失去驅動停止工作，達到抽空保護目的。
實施例3中，如圖5中所示，所述控制電路中包括位置檢測電路、處理電路、功率驅動電路、控制保護電路和轉速控制電路，所述轉速控制器與所述控制保護電路相連，所述控制保護電路分別與處理電路和功率驅動電路相連，所述處理電路還分別與位置檢測電路和功率驅動電路相連，所述水位控制電路的輸出與所述控制保護電路相連。所述水位控制電路與所述水位探測探針A、B和低壓電源變換隔離器分別相連，並同時與所述控制保護電路相連，如圖8中所示，(圖中省略了包括位置檢測電路、處理電路、轉速控制電路的部分)，所述水位控制電路包括一個邏輯門U1A和一個光電隔離器U2，所述邏輯門U1A的輸入端分別與一個水位探測探針A經過電阻R1和地端相連，輸出端與所述光電隔離器U2的一個輸入端相連，所述光電隔離器U2的另一輸入端分別與另一個水位探測探針B和低壓電源變換隔離器的輸出端VDD+端相連，所述光電隔離器U2的兩輸出端與所述控制保護電路相連。所述電機MG1為直流無刷電機或變頻電機，所述電機MG1的輸入端通過功率驅動電路與直流電源端相連。所述低壓電源變換隔離器的一個輸入端直接與一個電源端VCC-端直接相連，另一個輸入端電阻R3與電源的另一電源端VCC+端相連，輸出端VDD+端與所述水位控制電路相連。所述低壓變換電路為低壓變換隔離器，用於將高壓直流電源輸入轉換為給所述水位控制電路提供的低壓直流工作電源，使水位探測探針能在安全電壓範圍內工作。
在工作過程中，當抽水時水位高於潛水泵的最低進水水位線時，水位探測探針A與B在水的導電作用下，相當於電路A與B接通，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測到由探針A與B送來的電信號進行識別，確認水位高於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送開機指令，控制功率驅動電路打開，驅動潛水泵工作，達到抽水目的。在潛水泵的抽水作用下，水位會慢慢下降到潛水泵的最低進水水位線以下，這時水位探測探針A與B失去水的導電作用，相當於電路斷開，同時連接於潛水泵電機殼體內的水位控制電路檢測不到探針A與B送來的電信號，確認水位低於潛水泵的最低進水水位線，控制電路發送關機指令，控制功率驅動電路關閉，潛水泵失去驅動停止工作，達到抽空保護目的。
本裝置的水位控制電路利用水位探測探針A與B送來的電信號進行識別，同時輸出(1或0)或(0或1)電平，可跟據不同電路設計特點選擇輸出(1或0)或(0或1)電平，對功率驅動電路實行打開和關閉控制。水位探測探針採用防腐蝕導電材料製成，一端直接與水接觸，一端嵌入電機殼體內連接於控制電路U1輸入端，當U1輸入端接收到水位探測探針A與B送來的電信號時，所述邏輯門U1A對電信號進行識別，同時邏輯門U1A的輸出端輸出(1或0)或(0或1)電平，驅動隔離器U2對功率驅動電路實行打開和關閉控制。控制電路包括水位探測探針A與B的電源供給，由低壓電源變換隔離器變換在安全電壓範圍內，如VDD+等於+5V提供，使水位探測探針A與B與水接觸一端處於安全狀態。
本裝置安裝於潛水泵內，輸入電源與潛水泵輸入電源並聯共用，如果潛水泵的額定工作電壓在國家規定的安全電壓範圍內，本裝置的電源供給設計，可省略電源隔離器和驅動隔離器U2，直接由本裝置的控制電路U1輸出端驅動功率驅動電路實行打開和關閉控制。
以上對本發明所提供的潛水泵抽空自動保護的控制方法及其控制裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種潛水泵抽空自動保護裝置的控制方法，其特徵在於由置於潛水泵最低水位線處的至少兩個水位探測探針，利用水的導電作用檢測水位當水位低於所述最低水位線處時，水位探測探針不導通，檢測得到水已抽空的狀態；當水位高於所述最低水位線處時，水位探測探針通過水導通，檢測得到水未抽空的狀態。
2.根據權利要求1所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於還包括以下步驟在檢測到水是否抽空的狀態後，控制潛水泵停止或開始工作。
3.一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，包括電機、潛水泵工作電路，所述潛水泵工作電路與電機相連，用於控制所述電機的工作狀態，其特徵在於包括置於最低水位線上的水位探測探針，和與所述水位探測探針相連的水位控制電路，所述水位控制電路同時與所述潛水泵工作電路相連，通過水的導電作用，由所述水位探測探針檢測到水位，並由水位控制電路控制潛水泵進行開關控制。
4.根據權利要求3所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於還包括連接在水位控制電路和電源之間的低壓變換電路，所述低壓變換電路用於將電源輸入轉換為給所述水位控制電路提供的低壓直流工作電源。
5.根據權利要求3或4所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於所述水位控制電路包括一個光電隔離器和一個邏輯門。
6.根據權利要求5所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於所述水位控制電路中，所述邏輯門的輸入端分別與一個水位探測探針和地端相連，輸出端與所述光電隔離器的一個輸入端相連，所述光電隔離器的另一輸入端分別與另一個水位探測探針和低壓變換電路的輸出端相連，所述光電隔離器的輸出端與所述潛水泵工作電路相連。
7.根據權利要求3或4所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於所述潛水泵工作電路包括一個功率驅動電路，所述水位控制電路的輸出端與所述功率驅動電路相連。
8.根據權利要求3或4所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於所述潛水泵工作電路包括位置檢測電路、處理電路、功率驅動電路、控制保護電路和轉速控制電路，所述轉速控制器與所述控制保護電路相連，所述控制保護電路分別與處理電路和功率驅動電路相連，所述處理電路還分別與位置檢測電路和功率驅動電路相連，所述水位控制電路的輸出與所述控制保護電路相連。
9.根據權利要求4所述的帶有抽空自動保護裝置的潛水泵控制電路，其特徵在於所述低壓變換電路包括一個低壓電源變換隔離電路。
10.一種帶有抽空自動保護裝置的潛水泵，包括外殼、電機和控制電路，所述電機包括繞線、葉輪和進水口，其特徵在於所述控制電路中包括至少兩個水位探測探針，所述葉輪、進水口和水位探測探針設置在所述外殼的底部，其它部分密閉在所述外殼中，所述水位探測探針的最低端高度高於所述葉輪底端的高度。
全文摘要
本發明一種潛水泵抽空自動保護的控制方法及其控制裝置。在本發明中由置於潛水泵最低水位線處的至少兩個水位探測探針，利用水的導電作用檢測潛水泵工作水位，通過設置在位於最低水位線上的水位探測探針，和與所述水位探測探針相連的水位控制電路，所述水位控制電路同時與所述潛水泵工作電路相連，通過水的導電作用，由所述水位探測探針檢測到水位，並由水位控制電路控制潛水泵進行開關控制，從而實現對潛水泵抽水水位進行實時探測控制，達到打開和關閉潛水泵作用，由於採用電子功率器件做開關控制，本發明具有開關速度快，壽命長，無電火花發生等優點。
文檔編號F04D15/02GK1699756SQ20051008395
公開日2005年11月23日 申請日期2005年7月15日 優先權日2005年7月15日
發明者陳俊平 申請人:陳俊平