专利名称：水泵智能启动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种当出现偏离正常工作条件的不希望有的变化时能完成自动切换的用于水泵电动机的紧急保护电路装置，具体地说，涉及一种水泵智能启动控制器。
背景技术：
水泵在使用中配制启动保护控制器，一般都需专业人员进行设计、组柜或特制等。这种启动保护控制器都是采用机电元器件连接构成，仅只对水泵实现单一或简单的启动、控制和保护，其缺点是功能不全、工作可靠性不高以致常出现误动作，不能理想地实施保护功能，此外还存在着体积大质量重、工艺粗糙、成本高、控制多台水泵困难等问题。还有些小功率水泵根本不配备启动保护控制器，无法进行自动保护。由于上述方面的原因，造成水泵烧坏或其它方面损坏的事故和故障频繁出现，影响了生产和工作的正常进行。
我国市场上每年销售水泵达7000万台以上，且每年以10％的增长率增长甚至更高，但因水泵出现故障而引起的泵损坏现象，导致厂家三包费用显著增加，厂家多年来为寻求一种性能优良的产品而努力，但久久不能如愿。
发明内容
本实用新型的目的，乃是为了解决现有水泵启动保护控制器存在着的功能不全、工作可靠性不高、体积大、质量重、成本高以及多台水泵控制困难等问题，提供一种功能齐全、工作可靠、体小量轻且成本较低的水泵智能启动控制器。
本实用新型的解决方案如下。参见图1本实用新型电原理方框图，本实用新型由中央处理电路1，干转、过流和短路检测电路2，相位检测电路3，低绝缘漏电检测电路4，存贮电路5，液位或压力检测电路6，负载控制输出电路7，输入输出接口电路8、电源输入电路9，欠压或过压检测电路10，人机界面电路11连接组成，其中干转、过流和短路检测电路2的输出端与中央处理电路1的输入端口相接，相位检测电路3的输出端与中央处理电路1的输入端口相连，低绝缘漏电检测电路4的输出接口与中央处理电路1的输入端口相接，存贮电路5的输入输出端口与中央处理电路1的I/O端口相连，液位或压力检测电路6的输出端与输入输出接口电路8的输入端口相连，负载控制输出电路7的控制端与中央处理电路1的输出端口相接，输入输出接口电路8的输出端与中央处理电路1的输入端口相连，欠压或过压检测电路10的输出端口与中央处理电路1的输入端口相接，人机界面电路11的输入输出端口与中央处理电路1的I/O端口相连，电源输入电路9的电源输出端向整机各电路提供直流工作电源。
具有上述电路结构的本实用新型可装设在几块印制电路板上并置于水泵智能启动控制器的外壳内，通过导线与水泵相连构为一体，同时将电源输入电路9、负载控制输出电路7、干转、过流和短路检测电路2、相位检测电路3、低绝缘漏电检测电路4与A、B、C三相电源作相应连接，将负载控制输出电路7的电源输出端与水泵电机12的三相电源输入端作相应连接，将液位或压力检测电路6外接水泵管道的下水位和(或)上水位(如果是压力控制需接压力表)，此时智能水泵控制器便能控制水泵的运行和保护。
其工作原理是，三相交流电源经电源输入电路9处理后形成稳定的直流电源VCC，给整机各电路提供所需的直流工作电压。在正常工作状态下(自动是根据液位或压力检测，手动是根据人为操作按键)，中央处理电路1送给负载控制输出电路7的控制信号使负载控制输出电路7输出三相电源电压给水泵电机12，控制水泵的正常工作运行。人机界面电路11显示水泵的工作电压和工作电流，在运行中，干转、过流和短路检测电路2可随时检测出工作的负载电流并送给中央处理电路1进行分析，当水泵发生干转、过流或负载短路时，中央处理电路1便发出指令给负载控制输出电路7，使其迅速切断水泵电机12的三相电源，从而及时停止水泵运行以获得及时的保护。相位检测电路3检测到缺相或错相时，相位检测电路3便迅速将检测信号送给中央处理电路1，由中央处理电路1发出指令控制负载控制输出电路7，使其迅速切断水泵电机12的三相电源，避免水泵缺相和错相运行以保护水泵。低绝缘漏电检测电路4随时检测水泵的漏电电流，当在运行中，当漏电电流超过安全电流时，低绝缘漏电检测电路4及时把漏电信号送给中央处理电路1，中央处理电路1迅速发出指令给负载控制输出电路7，立即切断水泵电机12的三相电源供给，从而停止水泵继续运行，保护人的生命安全和防止意外事故发生。欠压或过压检测电路10随时检测输入的三相电源电压A、B、C是否正常，当在运行中，当三相电源电压过高或过低，欠压或过压电路10及时把过压或欠压信号送给中央处理电路1，中央处理电路1迅速发出指令给负载控制输出电路7，立即切断水泵电机12的三相电源，从而停止水泵继续运行，防止水泵电机在过压或欠压状态下运行，达到保护水泵电机的目的。存贮电路5的作用是随时存贮水泵电机12在运行过程中的工作状态参数，以备使用者查验；同时还存贮了正常时的工作状态参数，以与异常情况进行比较。液位或压力检测电路6的作用是随时检测管网的液位或压力状态，将信息经过输入输出接口电路8送予中央处理电路1，中央处理电路1根据管网的液位或压力发出指令给负载控制输出电路7，切断或接通水泵电机12的三相电源，使水泵停止或运行。输入输出接口电路8对于有些水泵电机需要超温保护等功能而预留有接口，使水泵的保护更加可靠和完美。人机界面电路11及时接受中央处理电路1的水泵运行状态信号，在人机界面当中通过LED数码管实时显示水泵电机工作电流、工作电压及管道压力，通过LED指示各种运行状态和不同故障并采用蜂鸣器报警，通过人机界面的轻触按键输入工作指令，并使本装置依照输入的指令进行控制和保护水泵电机。
本实用新型与现有水泵启动保护器相比，具有如下有益效果(1)实现了功能齐全的智能保护，它能对短路、过流、干转、三相不平衡、缺相、错相、欠压、过压等故障进行智能判断和完备的智能保护，并在过流、干转、三相不平衡、欠压、过压故障消除后自动进行智能恢复。(2)能实现对多台水泵的控制和保护。(3)工作性能稳定可靠，故障率低。(4)体小量轻，整合设计，产品成本降低；安装方便。
图1为本实用新型的电路原理方框图；图2和图3组合起来成为图1本实用新型的一种具体电路的原理图。
具体实施方式
参见图1、图2及图3。本实用新型的中央处理电路1由中央处理器U4、电阻R19与R20及电容C14至C16连接组成；干转、过流和短路检测电路2由电流互感器L1、二极管D5、电阻R16与R17及电容C7与C12连接组成；相位检测电路3由电流互感器L1、二极管D5、电阻R16与R17、电容C7与C12、电流互感器L2、二极管D6、电阻R14与R15、电容C15与C8、电流互感器L3、运算放大器U1B、稳压管Z1、可调电阻VR1、电阻R8至R12、电阻R40、电容C9与C10、电容C18连接组成；低绝缘漏电检测电路4由电流互感器L5、二极管D7至D9、稳压管Z2、电阻R25至R31、电阻R35、可调电阻VR2、电容C19与C20及运算放大器U2A与U2B连接组成；存贮电路5由存贮器U5及电阻R32连接组成；液位或压力检测电路6由电阻R61至R71、轻触按键开关S1、电容C31与C32，稳压管Z31与Z32、三极管T31与T32、运算放大器U1A及接线端子J5连接组成；负载控制输出电路7由三极管T4与T5和T7、二极管D4、电阻R6与R7、电阻R22与R23、继电器REA-1、交流接触器CJX及接线端子J2连接组成；输入输出接口电路8由移位寄存器U6、排阻REN1与REN2、稳压管Z5至Z8、二极管D10至D13、轻触按键开关S2至S4、电阻R34、电阻R36至R39及电容C21至C24连接组成；电源输入电路9由电源变压器TR1、二极管D1至D3、电阻R1至R5、电阻R21与R24、电容C1至C6、电容C17与C33、三极管T1至T3、三端集成稳压芯片U11、定时器U3及接线端子J1连接组成；欠压或过压检测电路10由电阻R13与R18和电容C13连接组成；人机界面电路11由中央处理器U7、移位寄存器U8与U9、定时器U10、发光二极管LED1至LED11、电阻R100至R137、电容C100至C106、三极管T100至T104、轻触按键开关S5、数码管BG1与BG2、三极管T6、蜂鸣器SP1及电阻R33连接组成。
干转、过流和短路检测电路2的电阻R16、R17和C12的共连端与中央处理电路1的U4的第18脚相接；相位检测电路3三个输出端，即R16、R17和C12的共连端，R14、R15和C11的共连端，R11和C18的共连端，分别与中央处理电路1的U4的第18脚、第1脚及第2脚相连；低绝缘漏电检测电路4的U2A的第1脚和R31的共连端与中央处理电路1的U4的第3脚相接；存贮电路5的U5的第5脚与中央处理电路1的U4的第11脚相连；液位或压力检测电路6的R65的一端、S1的一端分别与输入输出接口电路8的R37的一端和U6的第1脚相接；负载控制输出电路7的R22和R23的共连端与中央处理电路1的U4的第6脚相接；输入输出接口电路8的U6的第3脚和第10脚分别与中央处理电路1的U4的第10脚和第7脚相接；欠压或过压检测电路10的R13和R18及C13的共连端与中央处理电路1的U4的第17脚相接；人机界面电路11的U8和U9的第3脚、第1脚、R33的一端及R113的一端，分别与中央处理电路1的U4的第7脚、第8脚、第13脚及第9脚相接；电源输入电路9的U1的输出端Vcc分别与中央处理电路1的R19和R20及U4第14脚的共连端、低绝缘漏电检测电路4的U2A和U2B的第8脚、存贮电路5的U5的第8脚、输入输出接口电路8的排阻REN1和REN2的第1脚及R34的一端相接，该输出端Vcc还分别与人机界面电路11的U10的第4脚和第8脚、T103的发射极、LED1至LED11的正极、R111和R134的一端及C100的一端相接；电源输入电路9的D1和D2的+12V输出端分别与相位检测电路3的U1B的第8脚、液位或压力检测电路6的U1A第8脚、T31的发射极、R63和R63的共连端、负载控制输出电路7的R6和R7及REA-1的线包的共连端、欠压或过压检测电路10的R13的一端相接。
U1A、B和U2A、B的型号均为LM358，U3、U10的型号均为NE555，U4、U7的型号为EM7815P，U5的型号为W2401，U6的型号为CD4021，U8、U9的型号为CD4094，U11的型号为LG7805。BG1和BG2的型号均为ULT-5361AS。
图2和图3中的元器件可装设在几块印制电路板上置于水泵智能启动器的外壳内，通过导线与水泵相连构为一体。同时将电源输入，让三相电源A、B、C一起穿过低绝缘漏电检测电路4的电流互感器L5，以使L5感应出水泵电机的漏电电流；让A相电源线穿过干转、过流和短路检测电路2的电感线圈L1，以使L1感应流过A相的负载电流；让B、C相穿过相位检测电路3中L2、L3，以使L2、L3感应流过B、C相的负载电流并与干转、过流和短路检测电路2一起形成相位检测电路3；将负载控制输出电路7的三个输出端AOUT、BOUT及COUT分别与水泵电机12的三个电源输入端相接；将液位或压力检测电路6的J5外接水泵管道的下水位和(或)上水位等(如果是压力控制需接压力表)，形成控制回路，J5的具体接法是，端子1、2、3分别接下水池的下止点、上止点和公共端，端子4、5、6分别接上水箱的下止点、上止点和公共端。图2和图3中的电路分别通过接插件J3和J4相连接，其中J3-1与J3-2相插接，J4-1与J4-2相插接。
工作时，A、B相电源经电源变压器TR1和D1、D2整流和C1滤波后，再经和U11稳压和U3控制，给整机电路提供直流工作电压VCC和+12V电源。在正常工作状态下，U4从第6脚送给三极管T7的控制信号是使REA-1吸合，控制交流接触器CJX动作，以输出三相电源电压给水泵电机，使水泵电机正常运行。在运行中，L5可及时检测水泵的漏电电流送予U4，当漏电电流超过安全电流时，U4迅速发出指令给T7，使中间继电器REA-1释放，控制CJX动作，立即切断水泵电机的三相电源供给，从而停止水泵继续运行，保护人的生命安全和防止意外事故发生。L1可及时检测出工作时的负载电流，经D5、C7及R16处理后送给U4第18脚，供U4进行分析比较，当水泵发生电机干转、过流或负载短路时，U4便发出指令给T7，控制REA-1释放，且CJX动作，使其切断水泵电机三相电源供给，从而停止水泵继续运行以及获得及时保护。由L1、L2、L3等共同组成的相位检测电路，在启动水泵或运行中检测到缺相或错相时，便将检测信号通过U4第18脚、第1脚和第2脚送入U4，由U4发出指令控制T7，控制REA-1释放，且CJX动作，使其切断水泵电机三相电源供给，从而停止水泵继续运行以及获得及时保护。欠压或过压检测通过R13、R18将过压或欠压信号送给U4的17脚，当有过压或欠压时由U4发出指令控制T7，控制REA-1释放，且CJX动作，使其切断水泵电机三相电源供给，从而停止水泵继续运行以及获得及时保护。U5通过其第5脚与U4相配合，其作用是随时贮存水泵电机运行过程中的工作状态参数，以备使用者查验；同时U5还存贮了正常时的工作状态参数，以与异常情况进行比较。
权利要求1.一种水泵智能启动控制器，其特征在于，它由中央处理电路(1)，干转、过流和短路检测电路(2)，相位检测电路(3)，低绝缘漏电检测电路(4)，存贮电路(5)，液位或压力检测电路(6)，负载控制输出电路(7)，输入输出接口电路(8)、电源输入电路(9)，欠压或过压检测电路(10)，人机界面电路(11)连接组成，其中干转、过流和短路检测电路(2)的输出端与中央处理电路(1)的输入端口相接，相位检测电路(3)的输出端与中央处理电路(1)的输入端口相连，低绝缘漏电检测电路(4)的输出接口与中央处理电路(1)的输入端口相接，存贮电路(5)的输入输出端口与中央处理电路(1)的I/O端口相连，液位或压力检测电路6的输出端与输入输出接口电路(8)的输入端口相连，负载控制输出电路(7)的控制端与中央处理电路(1)的输出端口相接，输入输出接口电路(8)的输出端与中央处理电路(1)的输入端口相连，欠压或过压检测电路(10)的输出端口与中央处理电路(1)的输入端口相接，人机界面电路(11)的输入输出端口与中央处理电路(1)的I/O端口相连，电源输入电路(9)的电源输出端向整机各电路提供直流工作电源。
2.根据权利要求1所述的水泵智能启动控制器，其特征在于，中央处理电路(1)由中央处理器U4、电阻R19与R20及电容C14至C16连接组成；干转、过流和短路检测电路2由电流互感器L1、二极管D5、电阻R16与R17及电容C7与C12连接组成；相位检测电路(3)由电流互感器L1、二极管D5、电阻R16与R17、电容C7与C12、电流互感器L2、二极管D6、电阻R14与R15、电容C15与C8、电流互感器L3、运算放大器U1B、稳压管Z1、可调电阻VR1、电阻R8至R12、电阻R40、电容C9与C10、电容C18连接组成；低绝缘漏电检测电路(4)由电流互感器L5、二极管D7至D9、稳压管Z2、电阻R25至R31、电阻R35、可调电阻VR2、电容C19与C20及运算放大器U2A与U2B连接组成；存贮电路(5)由存贮器U5及电阻R32连接组成；液位或压力检测电路(6)由电阻R61至R71、轻触按键开关S1、电容C31与C32，稳压管Z31与Z32、三极管T31与T32、运算放大器U1A及接线端子J5连接组成；负载控制输出电路(7)由三极管T4与T5和T7、二极管D4、电阻R6与R7、电阻R22与R23、继电器REA-1、交流接触器CJX及接线端子J2连接组成；输入输出接口电路(8)由移位寄存器U6、排阻REN1与REN2、稳压管Z5至Z8、二极管D10至D13、轻触按键开关S2至S4、电阻R34、电阻R36至R39及电容C21至C24连接组成；电源输入电路(9)由电源变压器TR1、二极管D1至D3、电阻R1至R5、电阻R21与R24、电容C1至C6、电容C17与C33、三极管T1至T3、三端集成稳压芯片U11、定时器U3及接线端子J1连接组成；欠压或过压检测电路(10)由电阻R13与R18和电容C13连接组成；人机界面电路(11)由中央处理器U7、移位寄存器U8与U9、定时器U10、发光二极管LED1至LED11、电阻R100至R137、电容C100至C106、三极管T100至T104、轻触按键开关S5、数码管BG1与BG2、三极管T6、蜂鸣器SP1及电阻R33连接组成。
专利摘要水泵智能启动控制器由中央处理电路1，干转、过流和短路检测电路2，相位检测电路3，低绝缘漏电检测电路4、存贮电路5，液位或压力检测电路6，负载控制输出电路7，输入输出接口电路8，电源输入电路9，欠压或过压检测电路10及人机界面电路11连接组成。电路元器件装设在印制板上并置于水泵智能启动控制器的外壳内，通过导线与水泵相连构为一体，负载控制输出电路7的输出端与水泵电机12的电源输入端相接。本实用新型能对水泵发生的短路、过流、干转、三相不平衡、缺相、错相、欠压、过压等故障进行完备的智能判断、智能保护和智能恢复。其工作性能稳定可靠，故障率低；体小量轻，整合设计，产品成本低；并可对多台水泵进行控制和保护。
文档编号H02H7/08GK2672933SQ20032012414
公开日2005年1月19日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者彭勇, 浣军 申请人:彭勇, 浣军