申请/专利权人：任若琛

申请日：2019-03-26

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN109826784B

主分类号：F04B51/00

分类号：F04B51/00;F04B49/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2019.06.25#实质审查的生效;2019.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种注水式排水泵自动检测装置，它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元，所述电源转换电路与MCU主控制单元相连，为MCU主控制单元提供电源，所述传感监测单元与MCU主控制单元相连，用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元，所述MCU主控制单元与进水控制单元相连，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，所述MCU主控制单元与排水控制单元相连，用于控制出水电磁阀的闭合和断开。本发明提供一种注水式排水泵自动检测装置，它可以在水泵出水口连续检测到的出水量满足启动要求后，才开启水泵，避免了信号误判和水流开关的误操作。

主权项：1.一种注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元，所述电源转换电路与MCU主控制单元相连，为MCU主控制单元提供电源，所述传感监测单元与MCU主控制单元相连，用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元，所述MCU主控制单元与进水控制单元相连，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，所述MCU主控制单元与排水控制单元相连，用于控制出水电磁阀的闭合和断开；所述电源转换电路包括ACDC模块和稳压及充放电自动控制电路，所述ACDC模块用于将外接市电转换成直流电，所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源；所述充放电自动控制电路用于将直流电转换成供电池使用的电源，充放电自动控制电路包括恒流浮充电路，所述恒流浮充电路的电阻R1和R2并联接在15V电源正极和负极之间，由电阻R2对地的电压接至MOS管V1的1脚，为MOS管V1提供导通偏至电压，使V1始终处于导通状态；三极管T1和功率电阻R3形成恒流电路，三极管T1的发射极和基极之间的电压为0.7V，再除以功率电阻值3.3欧，得出充电电流大至在210mA，当电池无电接入时进行恒流充电，当慢慢充电至电池的电压的上限时，电池组2端的电压接近二极管D3负端的电压，此时为小电流浮充模式，从而防止电池长时间过充；二极管D3为防止电池接反；SW1为电池控制开关，导通时电池接通，反之断开；BAT1为12V5000mA的铅酸电池；D1、D2两个并联二极管，防止电池工作时反向放电；所述充放电自动控制电路还包括电池放电控制电路：所述电池放电控制电路的电阻R8和三端稳压管T3串联产生2.5V标准参考电压，三端稳压管T3型号为LM336-2.5，由电阻R12和稳压二极管D4串联产生5.6V电压，为运放N1提供供电源，运放N1的型号为LM358，RP1电位器用于调节电池放电截止电压的比较点；交流供电时，VDD端电压为14.7V左右，运放N1形成迟滞比较，此时N1的第1脚（标号为QYBH）输出为高电平电压大于3V，经过电阻R6限流后驱动三极管T2并使其导通，从而使CMOS管V2导通，输出正常的电压；当交流停电时，电池在SW1开关闭合的状态下，立即投入工作，随着电池慢慢放电，电池电压会逐步下降，当电池电压低于10.5V时，比较器N1的第1脚（标号为QYBH）输出为低电平电压小于0.7V，使三极管T2处于截止状态，此时CMOS管V2也断开，输出电压为0V；所述注水式排水泵自动检测装置的排水工作工程为：所述MCU主控制单元上电后，看门狗自动发出上电复位信号供单片机复位开始工作，进水阀控制所对应的继电器JQ1处于断开状态、出水阀控制所对应的继电器JQ3处于断开状态、起停控制所对应的继电器JQ2处于断开状态；在上电30秒内，MCU主控制单元首先自检，检查MCU主控制单元自身的工作是否正常，同时对存储芯片的设置参数进行读取，以判断启动条件，并通过液晶屏显示相关的信息以供参考；当自检正常结束后，控制连接进水电磁阀的继电器JQ1，使其打开往泵体内进水；延时5秒后，接着，控制连接出水电磁阀的继电器JQ3，使其打开；同时，检测出水口传感器的返回信号，判断泵体的出水口是否有水流出，当泵体水注满、出水口水流量足够大，且持续保持在预先设定的时间时，些时先关闭出水电磁阀继电器JQ3，然后关闭进水电磁阀继电器JQ1；接下来，开启排水，即控制排水启停的继电器JQ2处理闭合状态，启动流程完成；当启动流程过程中出现故障时，MCU主控制单元及时发出声光报警，并通过液晶屏显示故障，提供及时排除故障参考信息；所述MCU主控制单元连接有输出显示单元，所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况。

全文数据：注水式排水泵自动检测装置技术领域本发明涉及一种注水式排水泵自动检测装置。背景技术目前，常用的注水式排水泵在排水前需要对泵体进行注水，待泵体水注满后，才得以给排水，否则泵体会因注水不足而导致损坏。当水泵的轴线高于进水水面时，泵内就不会自动充满水而是被空气充满，由于泵壳内外没有压差，水也就无法被大气压力压入泵内，由于泵内存有真空，泵口的真空无法形成和保持，水泵就不能工作，所以在启动前就必须先把泵体灌满水，赶净空气形成真空才能启动。对于注水式排水泵的泵体是否完全注满水，常规的判断，在出水口加装水流开关，水流开关安装在水管的出水口，用于监测安装在前端电动球阀是否已打开（水流量为1Lmin认为开启正常）；目前遇到的情况，当前端电动球阀打开，水流量小于0.5Lmin，甚至是很少量的水流过时，水流开关都有动作信号，经常会导致信号误判，泵体无法完全灌满水，而导致水泵损坏。发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种注水式排水泵自动检测装置，它可以在水泵出水口连续检测到的出水量满足启动要求后，才开启水泵，避免了信号误判和水流开关的误操作。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种注水式排水泵自动检测装置，它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元，所述电源转换电路与MCU主控制单元相连，为MCU主控制单元提供电源，所述传感监测单元与MCU主控制单元相连，用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元，所述MCU主控制单元与进水控制单元相连，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，所述MCU主控制单元与排水控制单元相连，用于控制出水电磁阀的闭合和断开。进一步，所述注水式排水泵自动检测装置包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连，用于MCU主控制单元与上位机通讯。进一步，所述注水式排水泵自动检测装置包括遥控接收单元，所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连，用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置。进一步，所述MCU主控制单元连接有输出显示单元，所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况。进一步，所述注水式排水泵自动检测装置还包括声光报警模块，用于装置出现异常情况时报警。进一步，所述电源转换电路包括ACDC模块和稳压及充放电自动控制电路，所述ACDC模块用于将外接市电转换成直流电，所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。进一步，所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。进一步，所述第二输出电压用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源。采用了上述技术方案，本发明通过在水泵的出水口安装传感器，当出水口有水流过时，传感器检测到水流信号后传输至MCU主控制单元，MCU主控制单元检测传感器采集的水流信号，当出水口连续检测到的出水量满足启动要求后，再开启水泵，从而避免了信号误判和水流开关的误操作，使用方便，检测准确。附图说明图1为本发明的注水式排水泵自动检测装置的原理框图；图2为本发明的充放电自动控制电路原理图；图3为本发明的第二输出电压电路原理图；图4为本发明的传感监测单元电路原理图；图5为本发明的输出显示单元电路原理图；图6为本发明的通讯接口单元电路原理图；图7为本发明的MCU主控制单元电路原理图；图8为本发明的进水控制单元和排水控制单元电路原理图；图9为本发明的声光报警模块和遥控接收单元电路原理图。具体实施方式为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。如图1～9所示，一种注水式排水泵自动检测装置，它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元，所述电源转换电路与MCU主控制单元，为MCU主控制单元提供电源，所述传感监测单元与MCU主控制单元相连，用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元，所述MCU主控制单元与进水控制单元相连，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，所述MCU主控制单元与排水控制单元相连，用于控制出水电磁阀的闭合和断开，所述电源转换电路包括ACDC模块和稳压及充放电自动控制电路，所述ACDC模块用于将外接市电转换成直流电，所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。如图9所示，所述注水式排水泵自动检测装置包括遥控接收单元，所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连，用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置，遥控接收单元采用遥控接收头HW1，其型号为HS0038，用于接收外置调试遥控器的信号，可以设置传感器检测到水流信号后至水泵启动的时间（0-1000秒），设置出水口水流过小持续时间报警，设置电机返回信号故障时间报警。如图2所示，所述ACDC模块用于将外接市电转换成直流电，市电AC220V的零、火线及接线地，通过接线端X1接入，分别接至X1-1、X1-3和X1-4，X1-1和ACDC模块MD1之间设置有保险丝FUSE，用于保护电路，ACDC模块MD1的型号为EPS-35-15，功率为35W，DC15V输出，ACDC模块MD1的输出引脚之间连接有限流电阻R1’和红色发光二极管L1，形成交流电供电指示；MOS管V2的S极与三极管T2的发射极之间连接有限流电阻R7和绿色发光二极管L2，形成电池供电指示，MOS管V2型号为IRF9530，三极管T2型号为9013；当220V交流电供电时，L1和L2都亮，当交流电源停电时，后备电池有电且控制开关SW1处于闭合的状态下，L1灯熄灭、L2灯点亮。如图2所示，所述充放电自动控制电路用于将直流电转换成供电池使用的电源，充放电自动控制电路包括恒流浮充电路，电阻R1和R2并联接在15V电源正极和负极之间，由电阻R2对地的电压接至MOS管V1的1脚，为MOS管V1提供导通偏至电压，使V1始终处于导通状态；三极管T1和功率电阻R3形成恒流电路，三极管T1的发射极和基极之间的电压为0.7V，再除以功率电阻值3.3欧，得出充电电流大至在210mA左右，当电池无电接入时进行恒流充电，当慢慢充电至电池的电压的上限时，电池组2端的电压接近二极管D3负端的电压，此时为小电流浮充模式，从而防止电池长时间过充；二极管D3为防止电池接反；SW1为电池控制开关，导通时电池接通，反之断开；BAT1为12V5000mA的铅酸电池；D1、D2两个并联二极管，防止电池工作时反向放电；充放电自动控制电路还包括电池放电控制：由电阻R8和三端稳压管T3串联产生2.5V标准参考电压，三端稳压管T3型号为LM336-2.5，由电阻R12和稳压二极管D4串联产生5.6V电压，为运放N1提供供电源，运放N1的型号为LM358，RP1电位器用于调节电池放电截止电压的比较点（在调试过程中，断开交流电源，在电池B+端输入直流12V使电源板正常工作；将输入电压降至10.5V，调节电位器RP1，使N1的第1脚输出为低电平小于0.7V；此时DC12V输出为0V，电池起到欠压保护的作用）。交流供电时，VDD端电压为14.7V左右，运放N1形成迟滞比较，此时N1的第1脚（标号为QYBH）输出为高电平电压大于3V，经过电阻R6限流后驱动三极管T2并使其导通，从而使CMOS管V2导通，输出正常的电压；当交流停电时，电池在SW1开关闭合的状态下，立即投入工作，随着电池慢慢放电，电池电压会逐步下降，当电池电压低于10.5V时，比较器N1的第1脚（标号为QYBH）输出为低电平电压小于0.7V，使三极管T2处于截止状态，此时CMOS管V2也断开，输出电压为0V。如图2所示，所述第一输出电压为11-14V的直流电，所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。所述第二输出电压电源电路如图3所示，第二输出电压为5V直流电用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源，12V直流电压经MD2直流隔离电源模块隔离后输出DC12V，MD2直流隔离电源模块型号为SL03A-12，MD2的1脚和3脚输入电压范围为9～18V，MD2的2脚和4脚输出电压为12V，隔离后的12V电压经二极管D5、D6降压后，至电阻R16、电容C5、电阻R17、二极管D7及场效应管V3组成的电压慢慢上升电路（即接通电源的瞬间，V3的第2脚输出电压是慢慢上升的），后接至电源转换芯片N2的1脚，电源转换芯片N2的型号为LM7805，电容C6接在1脚和接地端之间，电容C7和电容C8分别接在电源转换芯片N2的3脚和接地端之间，起滤波作用，TVS管TV1和TV2是防止N2的输出端5V电压过高，超过6.5V时直接保护。如图7所示，MCU主控制单元采用的单片机IC1型号为W78E052DDG，单片机为40引脚的双列直插式，由P0、P1、P2及P34个8位可单独控制的IO口组成，为控制主板的主要核心部分。由外部晶振11.0592MHz加外部负载电容C20、C21，产生一定的震荡频率为单片机提供时钟。看门狗芯片IC2采用MAX813L，是一个内部自带可清零的定时计数器，当单片机的第13脚在1.6秒内，未对IC2芯片的定时清零的第6脚发出清零变化脉冲时，IC2芯片将在其第7脚输出一个高电平信号，使单片机的第9脚变为高电平，重而使单片机重新开始工作。该芯片主要防止单片机发生“跑死”或“死机”后程序无法恢复。重要信息存储芯片IC3采用AT93C46是一款非易失性的存储芯片，即掉电后仍能存储数据记录。主要用于保存设定的延时时间，可以根据实际泵体的大小、进水量大小来调节起动时间。如图5所示，所述MCU主控制单元连接有输出显示单元，所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况，提示故障报警类型，输出显示单元采用液晶显示模块LCD，其本身带背光功能，背光控制与单片机IC1的第24脚连接，通过遥控器设置可以打开或关闭背光显示。LCD模块采用5V供电，和单片机IC1之间的数据传输是通过串行方式，由单片机的第21、22、23脚分别控制显示模块的片选、时钟和数据功能引脚，来进行有序传递数据；当上电启动时，显示模块的工作通过C25电容和R38电阻组成的阻容复位电路，为其提供复位信号。如图6所示，所述注水式排水泵自动检测装置包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连，用于MCU主控制单元与上位机通讯，所述通讯接口单元采用RS485通讯，RS485通讯电路采用RS485通讯的专用芯片IC4，IC4型号为带静电保护和故障保护的MAX487E，单片机IC1通过芯片D3与通讯芯片IC4连接驱动，D3型号为异或门电路CD4070，芯片D3的3脚、9脚和5脚分别连至单片机IC1的第10、11和16脚，对应的引脚功能是接收、发送和收发时序控制；收、发功能的指示分别是L11绿色和L12黄色指示灯；TV3、TV4、TV5为通讯电平信号的瞬态抑制管，当电压过高时，对IC4产生保护；SW1开关和电阻R35组成通讯时的终端电阻匹配，当线路产生干扰时，可以将SW1闭合，起到线路电阻匹配。如图9所示，所述注水式排水泵自动检测装置还包括声光报警模块，用于装置出现异常情况时报警。声报警：主要由SP1蜂鸣器发出，由单片机IC1的第27脚，通过限流电阻R24、R25驱动三极管T5来控制发出间隙式的报警声。光报警：主要由L7、L8、L9、L10四个红色发光二极管组成，由单片机的第17脚，通过限流电阻R27、R28、R29驱动三极管T6来控制发出闪烁灯光。报警状态如下：（1）当外部交流电源停电后，后备电池切入工作，此时光报警灯，每隔2秒闪一次；（2）当进水阀打开，而出水口未有水流出或水流过小时，持续时间过长（具体时间可以通过遥控器设置），发出声光报警；（3）当出水阀已打开，水泵启动信号已开启，而电机返回信号不正常（时间可设定），发出声光报警。如图8所示，继电器JQ1的触点和12V电源接至X5接线端，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，由单片机IC1的第28脚，通过限流电阻R38及三极管T7来驱动控制，二极管D8、D9并联在继电器JQ1的两端，二极管D8、D9的主要作用是续流，是防止继电器断开时的反向电动势过高，电阻R37是限流功率电阻，大小为10Ω2W，继电器JQ1型号为HF4100F-DC5V，三极管T7的型号为S8550；继电器JQ2的触点和12V电源接至X6接线端，用于控制水泵起停闭合和断开，由单片机IC1的第3脚，通过限流电阻R43及三极管T8来驱动控制，二极管D12、D13并联在继电器JQ2的两端，二极管D12、D13的主要作用是续流，是防止继电器断开时的反向电动势过高，电阻R44是限流功率电阻，大小为10Ω2W，继电器JQ2型号为HF4100F-DC5V，三极管T8的型号为S8550；继电器JQ3的触点和12V电源接至X9接线端，用于控制出水电磁阀的闭合和断开，由单片机的第2脚，通过电阻R45限流及三极管T9来驱动控制，二极管D14、D15并联在继电器JQ3的两端，二极管D14、D15的主要作用是续流，是防止继电器断开时的反向电动势过高，电阻R46是限流功率电阻，大小为10Ω2W，继电器JQ3型号为HF4100F-DC5V，三极管T9的型号为S8550。如图4所示，感应传感器CR30-15-DN通过接线端X7接入，提供2芯的供电电源，其输出信号为集电极开路输出，因此可以去控制光耦E1的次级，光耦E1的正极通过12V电源和限流电阻R39形成控制。当传感器有信号时，光耦导通，光耦的输出端即电阻R40的对地电压为高电平，经芯片U2整形取反后变为低电平，供单片机监测，芯片U2的型号为CD4584。还设置有电机工作信号返回监测，此信号为无源开关触点信号，通过X8接线端接入，通过+12V电源串入限流电阻至光耦E2的正极，负极接开关触点信号的一端，另一端接地，当开关触点闭合时光耦导通，光耦的输出端即电阻R42的对地电压为高电平，经芯片U2整形取反后变为低电平，供单片机监测。本发明的工作原理如下：MCU主控制单元上电后，看门狗自动发出上电复位信号供单片机复位开始工作，进水阀控制所对应的继电器JQ1处于断开状态、出水阀控制所对应的继电器JQ3处于断开状态、起停控制所对应的继电器JQ2处于断开状态。在上电30秒内，单片机首先自检，检查自身的工作是否正常，同时对存储芯片的设置参数进行读取，以判断启动条件，并通过液晶屏显示相关的信息以供参考。当自检正常结束后，控制连接进水电磁阀的继电器JQ1，使其打开往泵体内进水；延时5秒后，接着，控制连接出水电磁阀的继电器JQ3，使其打开；同时，检测出水口传感器的返回信号，判断泵体的出水口是否有水流出，当泵体水注满、出水口水流量足够大，且持续保持在预先设定的时间时，些时先关闭出水电磁阀继电器JQ3，然后关闭进水电磁阀继电器JQ1。接下来，可以开启排水，即控制排水启停的继电器JQ2处理闭合状态，启动流程完成。当启动流程过程中出现故障时，MCU主控制单元及时发出声光报警，并通过液晶屏显示故障，提供及时排除故障参考信息以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：它包括电源转换电路、MCU主控制单元、传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元，所述电源转换电路与MCU主控制单元，为MCU主控制单元提供电源，所述传感监测单元与MCU主控制单元相连，用于将传感器采集的信号接入MCU主控制单元，所述MCU主控制单元与进水控制单元相连，用于控制进水电磁阀的闭合和断开，所述MCU主控制单元与排水控制单元相连，用于控制出水电磁阀的闭合和断开。2.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：包括通讯接口单元，所述通讯接口单元与MCU主控制单元相连，用于MCU主控制单元与上位机通讯。3.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：包括遥控接收单元，所述遥控接收单元与MCU主控制单元相连，用于接收外置调试遥控器的信号对装置进行参数设置。4.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：所述MCU主控制单元连接有输出显示单元，所述输出显示单元用于显示装置工作状态及实时检测的情况。5.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：还包括声光报警模块，用于装置出现异常情况时报警。6.根据权利要求1所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：所述电源转换电路包括ACDC模块和稳压及充放电自动控制电路，所述ACDC模块用于将外接市电转换成直流电，所述稳压及充放电自动控制电路用于将直流电转换成第一输出电压、第二输出电压和供电池使用的电源。7.根据权利要求6所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：所述第一输出电压用于为传感监测单元、进水控制单元和排水控制单元分别提供电源。8.根据权利要求6所述的注水式排水泵自动检测装置，其特征在于：所述第二输出电压用于为通讯接口单元、遥控接收单元和声光报警模块分别提供电源。

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