本發(fā)明涉及水泵控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水泵故障檢測(cè)保護(hù)裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的水泵控制大多是基于交流輸入的直接驅(qū)動(dòng)控制，對(duì)水泵運(yùn)行電路部分缺乏完善的控制保護(hù)裝置，當(dāng)三相水泵其中一相的連線斷開(kāi)、兩相短路或水泵扇葉卡死時(shí)，水泵電流就會(huì)急速增大時(shí)，由于現(xiàn)有的水泵控制系統(tǒng)中缺乏完善保護(hù)控制裝置，無(wú)法及時(shí)斷開(kāi)水泵電源，導(dǎo)致水泵線圈發(fā)熱甚至有燃燒的危險(xiǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)水泵的檢測(cè)方法通常都是先設(shè)置一堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流閾值，通過(guò)故障保護(hù)檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)水泵回路中的電流信號(hào)，并將此電流信號(hào)與預(yù)設(shè)的閾值比較，當(dāng)水泵當(dāng)前電流大于預(yù)設(shè)值時(shí)判斷為堵轉(zhuǎn)，停止驅(qū)動(dòng)防止水泵，防止水泵被燒壞，提高了水泵的使用壽命。

但是在實(shí)際使用中，受環(huán)境、溫度、負(fù)載等條件的影響會(huì)導(dǎo)致水泵在堵轉(zhuǎn)時(shí)電流偏小達(dá)不到電流預(yù)設(shè)值不能及時(shí)保護(hù)；還有在水泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然其中一相或兩相連接線斷開(kāi)時(shí)無(wú)法及時(shí)對(duì)水泵進(jìn)行保護(hù)；或長(zhǎng)期使用在腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境中，兩相的連接線間發(fā)生短路時(shí)也不能及時(shí)對(duì)水泵進(jìn)行保護(hù)。

在出現(xiàn)以上幾種情況時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的故障保護(hù)檢測(cè)裝置將無(wú)法及時(shí)對(duì)水泵進(jìn)行保護(hù)，導(dǎo)致水泵出現(xiàn)損壞或燒壞，無(wú)法保證水泵安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能進(jìn)行對(duì)水泵的各種故障進(jìn)行檢測(cè)并及時(shí)采取保護(hù)措施的水泵故障檢測(cè)保護(hù)裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種水泵故障檢測(cè)保護(hù)裝置，包括主控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、故障保護(hù)模塊和電流采樣模塊，所述主控模塊與 驅(qū)動(dòng)模塊電連接并向所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)行；所述驅(qū)動(dòng)模塊電連接有采樣電路，所述采樣電路分別與所述電流采樣模塊和故障保護(hù)模塊的輸入端電連接，所述電流采樣模塊用于對(duì)水泵驅(qū)動(dòng)回路的電流進(jìn)行采樣放大，所述故障保護(hù)模塊用于檢測(cè)水泵驅(qū)動(dòng)回路的高于基準(zhǔn)電壓的采樣電壓并輸出故障信號(hào)，所述主控制模塊設(shè)有用于接收電流采樣信號(hào)的采樣信號(hào)輸入端和用于接收故障信號(hào)的故障檢測(cè)口，所述電流采樣模塊輸出端電連接至所述采樣信號(hào)輸入端，所述故障保護(hù)模塊輸出端電連接至所述故障檢測(cè)口；所述驅(qū)動(dòng)模塊還設(shè)有用于接收故障信號(hào)的故障輸入端，所述故障護(hù)模塊輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊的故障輸入端電連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述采樣電路包括三路分別對(duì)水泵的U、V、W三相運(yùn)行回路進(jìn)行采樣的采樣電路。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電流采樣模塊至少與其中兩路采樣電路電連接，所述故障保護(hù)模塊與三路采樣電路電連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電流采樣模塊包括運(yùn)算放大器，用于將采樣電路的電流進(jìn)行放大處理。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述故障保護(hù)模塊包括比較器，所述比較器的輸入端與三路采樣電路電連接，所述比較器的輸出端分別與所述主控制模塊的故障檢測(cè)口和所述驅(qū)動(dòng)模塊的故障輸入端電連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述故障保護(hù)模塊還包括三個(gè)分別與所述三路采樣電路電連接的電壓跟隨器，所述采樣電路通過(guò)所述電壓跟隨器電連接至所述比較器的輸入端。

一種水泵故障檢測(cè)保護(hù)的方法，包括所述故障保護(hù)模塊檢測(cè)到大于比較器的基準(zhǔn)電壓的電壓采樣信號(hào)時(shí)，同時(shí)向驅(qū)動(dòng)模塊和主控制模塊輸出故障信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)故障接口輸入的故障信號(hào)停止輸出驅(qū)動(dòng)水泵的信號(hào)的步驟。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括驅(qū)動(dòng)模塊將故障信號(hào)傳送至主控制器模塊，主控制模塊根據(jù)故障信號(hào)和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型，并停止向驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括故障保護(hù)模塊未輸出故障信號(hào)時(shí)，主控制器 根據(jù)電流采樣模塊的采樣電路判斷故障類型，并停止驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述主控模塊根據(jù)故障信號(hào)和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型的方法是：

主控制模塊根據(jù)采樣電流直接或計(jì)算得出三相電流值，當(dāng)?shù)贸龅慕Y(jié)果是其中一相或兩相的電流值為零，其他相的電流值升高時(shí)，判斷結(jié)果是水泵欠相；

當(dāng)主控制器模塊得出的結(jié)果是其中兩相采樣電路瞬間變大時(shí)，判斷結(jié)果是水泵相相短路；

當(dāng)主控制器模塊得出的結(jié)果是三路采樣電路瞬間變大時(shí)，判斷結(jié)果是水泵堵轉(zhuǎn)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的故障保護(hù)模塊在檢測(cè)到高于基準(zhǔn)電壓的采樣信號(hào)時(shí)，向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)生故障信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)模塊直接切斷驅(qū)動(dòng)水泵的信號(hào)，由于水泵發(fā)生欠相、相相短路故障和堵轉(zhuǎn)等現(xiàn)象時(shí)，采樣電路的兩相或三相電流會(huì)瞬間變大，此時(shí)通過(guò)電流采樣模塊反饋給主控制模塊置進(jìn)行運(yùn)算，判斷故障類型并采取保護(hù)措施，反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，如果不及切斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)，就會(huì)出現(xiàn)水泵燒壞現(xiàn)象，本發(fā)明在水泵發(fā)生在欠相、相相短路和堵轉(zhuǎn)等故障時(shí)主控制模塊未得出判斷結(jié)果前，能夠得到及時(shí)有效的保護(hù)水泵及其控制線路。

本發(fā)明在主控制模塊作出故障判斷之前先切斷驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使水泵斷電停止運(yùn)行，有效的避免了水泵燒壞等現(xiàn)象發(fā)生，提高水泵的使用壽命，并提高了水泵運(yùn)行的安全性。

本發(fā)明通過(guò)電流采樣模塊對(duì)水泵運(yùn)行線路的電流進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣電路的變化判斷故障類型，在水泵的運(yùn)行環(huán)境受外部環(huán)境、溫度、負(fù)載等條件的影響，導(dǎo)致水泵在堵轉(zhuǎn)時(shí)電流偏小達(dá)不到電流預(yù)設(shè)值等現(xiàn)象，也可以根據(jù)采樣電路的變化做出正確的故障判斷，使水泵在這種狀況下發(fā)生故障也能夠及時(shí)有效的進(jìn)行保護(hù)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖；

圖2是圖1中主控制模塊的電路原理圖；

圖3是圖1中驅(qū)動(dòng)模塊的電路原理圖；

圖4是圖1中電流采樣模塊中W相電流采樣的電路原理圖；

圖5是圖1中故障保護(hù)模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖5共同所示，一種水泵故障檢測(cè)保護(hù)裝置，包括主控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、故障保護(hù)模塊和電流采樣模塊，主控模塊與驅(qū)動(dòng)模塊電連接并向驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)行。

電流采樣模塊用于對(duì)水泵驅(qū)動(dòng)回路的電流進(jìn)行采樣放大，故障保護(hù)模塊用于檢測(cè)水泵驅(qū)動(dòng)回路的高于基準(zhǔn)電壓的采樣電壓并輸出故障信號(hào)。

如圖2中所示出的主控制模塊的電路原理圖，主控制模塊設(shè)有用于接收電流采樣信號(hào)的采樣信號(hào)輸入端即管腳8和28和用于接收故障信號(hào)的故障檢測(cè)口即管腳31，電流采樣模塊輸出端電連接至采樣信號(hào)輸入端即管腳8和28，用于將U相和W相的采樣電流輸入主控制模塊，故障保護(hù)模塊輸出端電連接至故障檢測(cè)口即管腳31，用于將故障信號(hào)輸入主控制模塊。

如圖3所示出的驅(qū)動(dòng)模塊的電路原理圖，驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)芯片上還設(shè)有用于接收故障信號(hào)的故障輸入端即管腳14，故障保護(hù)模塊的輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊的故障輸入端管腳14電連接。

驅(qū)動(dòng)模塊電連接有采樣電路，采樣電路分別與電流采樣模塊和故障保護(hù)模塊的輸入端電連接。

采樣電路包括三路分別對(duì)水泵的U、V、W三相運(yùn)行回路進(jìn)行采樣的采樣電路，采樣電路包括與驅(qū)動(dòng)芯片的管腳17、18和19串聯(lián)的采樣電阻R8、R9、R10。

電流采樣模塊與U相和W相的采樣電路電連接，故障保護(hù)模塊與三路采樣 電路電連接。

如圖4所示的電流采樣模塊的W相電流采樣的電路原理圖，電流采樣模塊包括運(yùn)算放大器，用于將采樣電路的電流進(jìn)行放大處理。

如圖5所示出的故障保護(hù)模塊的電路原理圖，故障保護(hù)模塊包括比較器，比較器的輸入端與三路采樣電路電連接，比較器的輸出端分別與主控制模塊的故障檢測(cè)口管腳31和驅(qū)動(dòng)模塊的故障輸入端管腳14電連接。

故障保護(hù)模塊還包括三個(gè)分別與三路采樣電路電連接的電壓跟隨器，采樣電路通過(guò)電壓跟隨器電連接至比較器的輸入端。

一種應(yīng)用上述水泵故障檢測(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行故障檢測(cè)保護(hù)的方法，包括所述故障保護(hù)模塊檢測(cè)到大于比較器的基準(zhǔn)電壓的電壓采樣信號(hào)時(shí)，同時(shí)向驅(qū)動(dòng)模塊和主控制模塊輸出故障信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)故障接口輸入的故障信號(hào)停止輸出驅(qū)動(dòng)水泵的信號(hào)的步驟。

本方法還包括驅(qū)動(dòng)模塊將故障信號(hào)傳送至主控制器模塊，主控制模塊根據(jù)故障信號(hào)和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型，并停止向驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟。

本方法還包括故障保護(hù)模塊未輸出故障信號(hào)時(shí)，主控制器根據(jù)電流采樣模塊的采樣電路判斷故障類型，并停止驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的步驟。

主控模塊根據(jù)故障信號(hào)和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型的方法是：

主控制模塊根據(jù)采樣電流直接或計(jì)算得出三相電流值，當(dāng)?shù)贸龅慕Y(jié)果是其中一相或兩相的電流值為零，其他相的電流值升高時(shí)，判斷結(jié)果是水泵欠相；

當(dāng)主控制器模塊得出的結(jié)果是其中兩相采樣電路瞬間變大時(shí)，判斷結(jié)果是水泵相相短路；

當(dāng)主控制器模塊得出的結(jié)果是三路采樣電路瞬間變大時(shí)，判斷結(jié)果是水泵堵轉(zhuǎn)。

本方法應(yīng)用在水泵中的工作原理是：當(dāng)故障保護(hù)檢測(cè)模塊檢測(cè)到高于基準(zhǔn)電壓的電壓采樣信號(hào)時(shí)，同時(shí)向驅(qū)動(dòng)模塊和主控制模塊發(fā)出故障信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)故障接口輸入的故障信號(hào)停止輸出驅(qū)動(dòng)水泵的信號(hào)，使水泵斷電；主控 制模塊通過(guò)故障信號(hào)和采樣電流，判斷故障類型，并停止向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

在水泵正常工作過(guò)程中，主控制模塊根據(jù)采樣電路的變化判斷水泵的故障，當(dāng)水泵的運(yùn)行環(huán)境受外部環(huán)境、溫度、負(fù)載等條件的影響，導(dǎo)致水泵在堵轉(zhuǎn)時(shí)電流偏小達(dá)不到電流預(yù)設(shè)值時(shí)，主控制器可以根據(jù)三相采樣電路的變化判斷出水泵的故障類型，停止向驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，及時(shí)使水泵斷電，避免影響水泵的性能。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。