一種控制裝置、水環(huán)真空泵及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制裝置，包括控制電路、設(shè)置在真空泵內(nèi)的真空度傳感器、設(shè)置在供水管道內(nèi)的水流量傳感器、設(shè)置在供水管道內(nèi)的電磁閥；所述控制電路包括單片機、外部復(fù)位時鐘電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、串行通訊電路、D/A轉(zhuǎn)換電路，所述外部復(fù)位時鐘電路、串行通訊電路分別與單片機連接，所述單片機經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與電磁閥連接，所述真空度傳感器、水流量傳感器經(jīng)控制電路的A/D轉(zhuǎn)換電路與所述單片機連接，所述單片機分別與所述控制供水管道內(nèi)水流量的電磁閥；本發(fā)明還公開了一種水環(huán)真空泵及其控制方法，通過本發(fā)明使得水環(huán)真空泵的功耗降低到最小，從而實現(xiàn)水環(huán)真空泵的節(jié)能控制，節(jié)約電能同時可以穩(wěn)定真空度，提高水環(huán)真空泵的工作效率。
【專利說明】一種控制裝置、水環(huán)真空泵及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及真空泵控制領(lǐng)域，具體涉及了一種控制裝置、水環(huán)真空泵及其控制方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 水環(huán)真空泵在實際工業(yè)現(xiàn)場使用過程中通常采用直接供水的方式，由一個固定閥 門控制供水水量，進(jìn)而確定控制流入泵體內(nèi)的水位高低，水環(huán)真空泵的這種工作方式不能 使水環(huán)的大小處于真空泵最佳的工作狀態(tài)。當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速一定，在一定的水位范圍內(nèi)，水位 高所形成的水環(huán)大，水位低，所形成的水環(huán)小，即當(dāng)水環(huán)偏大時，會使功耗增加，故水環(huán)真空 泵效率下降，電能損耗加大；同時，又由于供水管道供水量會隨著工作狀態(tài)的變化而變化， 這就使得水環(huán)真空泵的真空度受到一定的影響，同時又增加了能源損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種控制裝置、水環(huán)真空泵及其 控制方法，能夠使得水流以最佳的流速注入真空泵中，使真空泵電機轉(zhuǎn)速一直維持在正常 真空度的轉(zhuǎn)速之下，使其一直工作在最高效的工作狀態(tài)，節(jié)約電能同時可以穩(wěn)定真空度。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的： 本發(fā)明實施例提供一種控制裝置，該控制裝置，包括控制電路、設(shè)置在真空泵內(nèi)的真空 度傳感器、設(shè)置在供水管道內(nèi)的水流量傳感器、設(shè)置在供水管道內(nèi)的電磁閥；所述控制電路 包括單片機、外部復(fù)位時鐘電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、串行通訊電路、D/A轉(zhuǎn)換電路，所述外部復(fù) 位時鐘電路、串行通訊電路分別與單片機連接，所述單片機經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與所述電磁閥 連接，所述真空度傳感器、水流量傳感器經(jīng)所述控制電路的A/D轉(zhuǎn)換電路與所述單片機連 接，所述單片機分別與所述控制供水管道內(nèi)水流量的電磁閥。
[0005] 上述方案中，所述控制電路的單片機經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路與設(shè)置在真空泵內(nèi)的變頻器 連接。
[0006] 上述方案中，所述電磁閥為直動式電磁閥，所述水流量傳感器為電磁流量計，所述 水流傳感器的輸出信號為4?20mA的電流信號，所述電流信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為電壓信號，再 經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送到單片機。
[0007] 上述方案中，所述外部復(fù)位時鐘電路采用的晶體振蕩器頻率為11. 0592MHz，所述 外部復(fù)位時鐘電路中的二極管為1N914,電阻R2為10ΚΩ，電解電容C1為25V/10uF，電容 C3、C2 為 5pF。
[0008] 本發(fā)明實施例還提供一種水環(huán)真空泵，該真空泵包括上述方案中所述的控制裝 置。
[0009] 本發(fā)明實施例還提供一種用于水環(huán)真空泵的控制方法，根據(jù)水流量傳感器檢測供 水管道內(nèi)水的流量大小，使其與預(yù)先設(shè)置的流量標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)成PI閉環(huán)調(diào)節(jié)器，根據(jù)所述供水 管道內(nèi)水的流量與預(yù)先設(shè)置的流量標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，確定是否通過控制電磁閥的開度調(diào) 節(jié)供水管道內(nèi)水的流量； 根據(jù)真空度傳感器測量真空泵內(nèi)的真空度，所述測量到的真空度與預(yù)先設(shè)置的真空度 標(biāo)準(zhǔn)值通過比較形成閉環(huán)控制，根據(jù)所述測量到真空泵內(nèi)的真空度與預(yù)先設(shè)置的真空度標(biāo) 準(zhǔn)值之間的差值，確定是否通過控制變頻器調(diào)節(jié)水環(huán)真空泵的電機轉(zhuǎn)速，控制真空泵的真 空度。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使水環(huán)真空泵的功耗降低到最小，使真空泵的工作狀態(tài) 始終處于最優(yōu)，從而實現(xiàn)水環(huán)真空泵的節(jié)能控制，節(jié)約電能同時可以穩(wěn)定真空度，提高水環(huán) 真空泵的工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明提供的一種控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的一種控制裝置的水流量閉環(huán)控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的一種控制裝置的真空度閉環(huán)控制回路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明提供的一種控制裝置的外部復(fù)位時鐘電路的電路圖； 圖5為本發(fā)明提供的一種控制裝置的A/D轉(zhuǎn)換電路的電路圖； 圖6為本發(fā)明提供的一種控制裝置的串行通訊電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013] 本發(fā)明實施例提供了一種控制裝置，如圖1所示，該控制裝置，包括控制電路、設(shè) 置在真空泵內(nèi)的真空度傳感器4、設(shè)置在供水管道內(nèi)的水流量傳感器5、設(shè)置在供水管道內(nèi) 的電磁閥2 ;所述控制電路包括單片機1、外部復(fù)位時鐘電路7、A/D轉(zhuǎn)換電路6、串行通訊電 路8、D/A轉(zhuǎn)換電路9,所述單片機1經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路9與所述電磁閥2連接，所述外部復(fù)位 時鐘電路7、串行通訊電路8分別與單片機1連接，所述真空度傳感器4、水流量傳感器5經(jīng) 所述控制電路的A/D轉(zhuǎn)換電路6與所述單片機1連接，所述單片機1分別與所述控制供水 管道內(nèi)水流量的電磁閥2。
[0014] 所述控制電路的單片機1經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路9與設(shè)置在真空泵內(nèi)的變頻器3連接。
[0015] 所述控制裝置可以分為水流量閉環(huán)控制回路和真空度閉環(huán)控制回路。
[0016] 如圖2所示，所述控制裝置的水流量閉環(huán)控制回路為：所述水流量傳感器5采集到 的供水管內(nèi)流量數(shù)據(jù)的電信號傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路6，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)絾?片機1，所述單片機1根據(jù)流量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的流量標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，確定是否控制電磁閥 2，進(jìn)而控制供水管內(nèi)水的流量。
[0017] 如圖3所示，所述控制裝置的真空度閉環(huán)控制回路為：所述真空度傳感器4采集到 的真空泵泵體內(nèi)的真空度數(shù)據(jù)的電信號傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換電路6，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換后 傳輸?shù)絾纹瑱C1，所述單片機1根據(jù)真空度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的真空度標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，確定是 否控制變頻器3,進(jìn)而控制真空泵電機的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制真空泵內(nèi)的真空度。
[0018] 所述電磁閥2為直動式電磁閥，所述水流量傳感器5為電磁流量計，所述水流傳感 器輸出信號為4?20mA的電流信號，所述電流信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為電壓信號，再經(jīng)所述A/D 轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送到單片機1，所述電磁閥2控制供水管道的閥門開度，而被 控對象則是水環(huán)真空泵的供水流量。
[0019] 所述真空度傳感器4采用PT500-708Z型真空度傳感器，兩線制接法可以輸出4? 20mA的電流信號，通過變頻器3來控制真空泵電機轉(zhuǎn)速，所述變頻器3可以選擇ACS800或 其他型號相同功能的變頻器。
[0020] 所述單片機1采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89系列單片機中的AT89C52。在單片機 1內(nèi)設(shè)定真空度標(biāo)準(zhǔn)值、水流量標(biāo)準(zhǔn)值，所述單片機1與外部復(fù)位時鐘電路7、A/D轉(zhuǎn)換電路 6、串行通訊電路8連接，使閉環(huán)產(chǎn)生的反饋信號與設(shè)置信號進(jìn)行差值計算，構(gòu)成PID控制回 路。
[0021] 如圖4所示，所述外部復(fù)位時鐘電路7,用于單片機1的復(fù)位，在單片機1的復(fù)位引 腳RST (9腳）上保持兩個機器周期的高電平就能使AT89C52完全復(fù)位，系統(tǒng)時鐘電路采用 內(nèi)部方式，AT89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 (19腳）和 XTAL2 (18腳）分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個放大器與作為反饋元件的片外晶體 諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器，外接晶體諧振器以及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大 器的反饋回路中。所述外部復(fù)位時鐘電路7采用的晶體振蕩器頻率為11. 0592MHz，所述外 部復(fù)位時鐘電路中的二極管為1N914,電阻R2為10K Ω，電解電容C1為25V/10uF，電容C3、 C2 為 5pF。
[0022] 如圖5所示，所述A/D轉(zhuǎn)換電路6,用于連續(xù)變化的模擬量經(jīng)過模擬 量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換），成為單片機本身能識別和處理數(shù)字量，所述A/ D轉(zhuǎn)換電路6采用AD7705是AD公司生產(chǎn)的16位Σ-Λ型A/D轉(zhuǎn)換器，AD7705 采用三線串行接口，AD7705的SCLK信號接AT89C52的P1. 2引腳；復(fù)位信號

【權(quán)利要求】
1. 一種控制裝置，其特征在于：該控制裝置，包括控制電路、設(shè)置在真空泵內(nèi)的真空度 傳感器（4)、設(shè)置在供水管道內(nèi)的水流量傳感器（5)、設(shè)置在供水管道內(nèi)的電磁閥（2);所述 控制電路包括單片機（1)、外部復(fù)位時鐘電路（7)、A/D轉(zhuǎn)換電路（6)、串行通訊電路（8)、D/A 轉(zhuǎn)換電路（9)，所述外部復(fù)位時鐘電路（7)、串行通訊電路（8)分別與單片機（1)連接，所述 單片機（1)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路（9)與所述電磁閥（2)連接，所述真空度傳感器（4)、水流量傳感 器（5)經(jīng)所述控制電路的A/D轉(zhuǎn)換電路（6)與所述單片機（1)連接，所述單片機（1)分別與 所述控制供水管道內(nèi)水流量的電磁閥（2 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于：所述控制電路的單片機（1)經(jīng)D/A轉(zhuǎn) 換電路（9)與設(shè)置在真空泵內(nèi)的變頻器（3)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于：所述電磁閥為直動式電磁閥，所 述水流量傳感器（5)為電磁流量計，所述水流傳感器（5)的輸出信號為4?20mA的電流信 號，所述電流信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為電壓信號，再經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換電路（6)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送 到單片機（1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于：所述外部復(fù)位時鐘電路（7)采用的晶 體振蕩器頻率為11. 0592MHz，所述外部復(fù)位時鐘電路（7)中的二極管為1N914,電阻R2為 10K Ω，電解電容 C1 為 25V/10uF，電容 C3、C2 為 5pF。
5. -種水環(huán)真空泵，其特征在于：該真空泵包括如權(quán)利要求1-4任意一項所述的控制 裝直。
6. -種用于水環(huán)真空泵的控制方法，其特征在于：根據(jù)水流量傳感器檢測供水管道內(nèi) 水的流量大小，使其與預(yù)先設(shè)置的流量標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)成ΡΙ閉環(huán)調(diào)節(jié)器，根據(jù)所述供水管道內(nèi)水 的流量與預(yù)先設(shè)置的流量標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值，確定是否通過控制電磁閥的開度調(diào)節(jié)供水管 道內(nèi)水的流量； 根據(jù)真空度傳感器測量真空泵內(nèi)的真空度，所述測量到的真空度與預(yù)先設(shè)置的真空度 標(biāo)準(zhǔn)值通過比較形成閉環(huán)控制，根據(jù)所述測量到真空泵內(nèi)的真空度與預(yù)先設(shè)置的真空度標(biāo) 準(zhǔn)值之間的差值，確定是否通過控制變頻器調(diào)節(jié)水環(huán)真空泵的電機轉(zhuǎn)速，控制真空泵的真 空度。
【文檔編號】F04D27/00GK104295519SQ201410551736
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】孟彥京, 趙丹, 段明亮, 陳景文, 馬匯海, 朱納 申請人:陜西科技大學(xué), 陜西科達(dá)電氣有限公司