CN207652026U - 一种水泵空载自动停机的保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泵空载自动停机的保护装置，包括依次相连的信号采集与比较模块、噪声消除模块和继电器输出控制模块，以及与噪声消除模块的输入端相连的RC延时模块；所述信号采集与比较模块用于采集水泵输出的电流信号，并将电流信号转换成电压信号，以及将电压信号与设定阈值进行比较；所述RC延时模块用于对保护装置进行上电自启动；所述噪声消除模块用于滤除保护装置电路中的噪声干扰；所述继电器输出控制模块用于在水泵非空载下向水泵电机输入有效电压使水泵电机正常工作，以及在水泵空载下使得水泵电机自动停机。不仅结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强，而且抗干扰性能和调节能力强，有利于延长水泵使用寿命。

Description

一种水泵空载自动停机的保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种保护装置，特别是涉及一种水泵空载自动停机的保护装置，属于保护设备技术领域。

背景技术

水泵广泛应用于工业农业生产以及各类建筑的给排水、消防、喷淋管网增压以及暖通空调冷热水循环等多种场合，是现代工业农业生产中必不可少的设备。在应用中，当水泵空载运行，一方面水泵在无负载工作情况下电动机输出功率小于额定功率，此时电动机效率下降，因此会带来能耗方面的损耗；另一方面水泵在空载工作情况下没有液体流经表面，易造成***过热并因此加速磨损，因此会带来机械方面的损耗。

目前，市面上虽然有水泵空载保护电路，但需将电极置于出水口进行检测，大多数电极长期置于水中通电易被腐蚀，且电路无法达到抗干扰、灵活配置工作参数的效果，因此不利于进行应用推广。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种水泵空载自动停机的保护装置，不仅结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强，而且抗干扰性能和调节能力强，有利于延长水泵使用寿命，适用于不同型号的水泵。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种水泵空载自动停机的保护装置，包括依次相连的信号采集与比较模块、噪声消除模块和继电器输出控制模块，以及与噪声消除模块的输入端相连的RC延时模块。

其中，所述信号采集与比较模块用于采集水泵输出的电流信号，并将电流信号转换成电压信号，以及将电压信号与设定阈值进行比较；所述RC延时模块用于对水泵电机进行上电自启动；所述噪声消除模块用于滤除保护装置电路中的噪声干扰；所述继电器输出控制模块用于在水泵非空载下向水泵电机输入有效电压使水泵电机正常工作，以及在水泵空载下使得水泵电机自动停机。

本实用新型进一步设置为：所述信号采集与比较模块包括压力变送器、采样电阻和比较器，所述压力变送器与水泵相连而采集到水泵输出的电流信号；所述采样电阻的一端与压力变送器的输出信号端相连，采样电阻的另一端接地；所述比较器的正极通过依次相连的第一电阻和稳压管接地，比较器的负极通过第二电阻与压力变送器的输出信号端相连，稳压管的负极与第一电阻相连、并通过第三电阻与电源端相连，稳压管的正极接地，比较器的输出端与噪声消除模块的输入端相连。

本实用新型进一步设置为：所述压力变送器的型号为MIK-P300。

本实用新型进一步设置为：所述采样电阻为可调电阻，可调电阻的调节范围为0-1KΩ。

本实用新型进一步设置为：所述噪声消除模块包含单稳态触发器与D触发器，所述单稳态触发器的输入端与D触发器的输入端相连，单稳态触发器的输入端通过依次相连的COMS存储器和第四电阻与比较器的输出端相连，单稳态触发器的输出端与D触发器的控制端相连。

本实用新型进一步设置为：所述单稳态触发器的型号为SN74121，所述D触发器的型号为CD4013，所述COMS存储器为74HC08。

本实用新型进一步设置为：所述RC延时模块包括依次相连的调节电阻和电容，所述调节电阻的一端通过第五电阻与比较器的输出端相连，调节电阻的另一端分别与电容的正极和COMS存储器相连，所述电容的负极接地。

本实用新型进一步设置为：所述调节电阻的调节范围为0-10MΩ，所述电容为1uF。

本实用新型进一步设置为：所述继电器输出控制模块包括依次串联的二极管和三极管，以及并联于二极管两端的继电器；所述二极管的负极与电源端相连，二极管的正极与三极管的集电极相连，所述三极管的基极通过第六电阻与D触发器的输出端相连，三极管的发射极接地，所述继电器的输出端与水泵电机相连。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型提供的水泵空载自动停机的保护装置，不仅结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强，而且抗干扰性能和调节能力强，有利于延长水泵使用寿命。

2、可根据不同的空载要求，利用调节采样电阻的大小，设定不同的输入电流阈值，最低可设定压力变送器输入信号小于5mA时认为水泵空载；以及针对不同型号的水泵，通过在RC延时模块中设置了一个调节电阻，可实现不同型号的水泵能够自启动并且使压力变送器采样点有足够的水压。

上述内容仅是本实用新型技术方案的概述，为了更清楚的了解本实用新型的技术手段，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型的电路图；

图3为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示的一种水泵空载自动停机的保护装置，包括依次相连的信号采集与比较模块1、噪声消除模块3和继电器输出控制模块4，以及与噪声消除模块3的输入端相连的RC延时模块2。

其中，所述信号采集与比较模块用于采集水泵输出的电流信号，并将电流信号转换成电压信号，以及将电压信号与设定阈值进行比较；所述RC延时模块用于对水泵电机进行上电自启动；所述噪声消除模块用于滤除保护装置电路中的噪声干扰；所述继电器输出控制模块用于在水泵非空载下向水泵电机输入有效电压使水泵电机正常工作，以及在水泵空载下使得水泵电机自动停机。

如图2所示，所述信号采集与比较模块包括压力变送器P1、采样电阻R9和比较器U4，所述压力变送器P1与水泵相连而采集到水泵输出的电流信号；所述采样电阻R9的一端与压力变送器P1的输出信号端（即4-20mA的电流信号端）相连，采样电阻R9的另一端接地；所述比较器U4的正极通过依次相连的第一电阻R8和稳压管D2接地，比较器U4的负极通过第二电阻R5与压力变送器P1的输出信号端相连，稳压管D2的负极与第一电阻R8相连、并通过第三电阻R1与电源端（12V）相连，稳压管D2的正极接地，比较器U4的输出端与噪声消除模块的输入端相连。

所述压力变送器P1的型号为MIK-P300，体积小，量轻，具有极高的抗震和抗冲击性能。所述采样电阻R9为可调电阻，可调电阻的调节范围为0-1KΩ；当采样电阻R9的电阻值为1KΩ时，输入信号低于5mA将被视为空载。信号采集与比较模块中的第一电阻R8、稳压管D2和第二电阻R5构成稳压电路，可调的采样电阻R9用来调节输入信号阈值，稳压电路用于给出5.1V稳压。

如图2所示，所述噪声消除模块包含单稳态触发器U1与D触发器U3，所述单稳态触发器U1的输入端（B端）与D触发器U3的输入端（D端）相连，单稳态触发器U1的输入端（B端）通过依次相连的COMS存储器U2和第四电阻R6与比较器U4的输出端相连，单稳态触发器U1的输出端与D触发器U3的控制端（CP端）相连。该噪声消除模块可使单稳态触发器U1的输出脉宽大于噪声脉宽而小于信号脉宽，具有良好的消除噪声的作用。

所述单稳态触发器U1的型号为SN74121，所述D触发器U3的型号为CD4013，所述COMS存储器U2为74HC08。

如图2所示，所述RC延时模块包括依次相连的调节电阻R2和电容C1，所述调节电阻R2的一端通过第五电阻R5与比较器U4的输出端相连，调节电阻R2的另一端分别与电容C1的正极和COMS存储器U2相连，所述电容C1的负极接地。

RC延时模块中采用调节电阻R2，能够人工设置延时时间以适应不同型号水泵电机完成自启动；所述调节电阻R2的调节范围为0-10MΩ，所述电容C1为1uF，能设置长达十秒的延时时间用于水泵电机上电自启动。

如图2所示，所述继电器输出控制模块包括依次串联的二极管D1和三极管Q1，以及并联于二极管D1两端的继电器；所述二极管D1的负极与电源端（5V）相连，二极管D1的正极与三极管Q1的集电极相连，所述三极管Q1的基极通过第六电阻R7与D触发器U3的输出端相连，三极管Q1的发射极接地，所述继电器的输出端与水泵电机M1相连。

本实用新型中继电器引脚3悬空，引脚2接水泵电机M1正常工作电压，引脚5接三极管Q1，当三极管Q1的基极出现高电平，继电器线圈通电吸合，水泵电机M1将自动停机。

如图3所示，本实用新型水泵空载自动停机的保护装置的电路工作流程如下：

1）信号采集与比较模块判断比较器负端（输入端）电压是否小于5.1V，若小于5.1V则执行下一步骤2），否则执行步骤5）；

2）比较器输出高电平，继电器引脚5所连三极管的基极为高电平，三极管导通，执行步骤3）；

3）继电器线圈通电吸合，输出端接继电器引脚3，引脚3悬空，执行步骤4）；

4）水泵电机自动停机，等待上电重新启动，若上电则转入步骤1），未上电则重复步骤4）；

5）比较器输出低电平，继电器引脚5所连三极管的基极为低电平，三极管截止，执行步骤6）；

6）继电器线圈不动作，输出端接继电器引脚2，引脚2接水泵正常工作电压，执行步骤7）；

7）水泵正常工作，转入步骤1）。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：包括依次相连的信号采集与比较模块、噪声消除模块和继电器输出控制模块，以及与噪声消除模块的输入端相连的RC延时模块；

所述信号采集与比较模块用于采集水泵输出的电流信号，并将电流信号转换成电压信号，以及将电压信号与设定阈值进行比较；

所述RC延时模块用于对水泵电机进行上电自启动；

所述噪声消除模块用于滤除保护装置电路中的噪声干扰；

所述继电器输出控制模块用于在水泵非空载下向水泵电机输入有效电压使水泵电机正常工作，以及在水泵空载下使得水泵电机自动停机。

2.根据权利要求1所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述信号采集与比较模块包括压力变送器、采样电阻和比较器，所述压力变送器与水泵相连而采集到水泵输出的电流信号；所述采样电阻的一端与压力变送器的输出信号端相连，采样电阻的另一端接地；所述比较器的正极通过依次相连的第一电阻和稳压管接地，比较器的负极通过第二电阻与压力变送器的输出信号端相连，稳压管的负极与第一电阻相连、并通过第三电阻与电源端相连，稳压管的正极接地，比较器的输出端与噪声消除模块的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述压力变送器的型号为MIK-P300。

4.根据权利要求2所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述采样电阻为可调电阻，可调电阻的调节范围为0-1KΩ。

5.根据权利要求2所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述噪声消除模块包含单稳态触发器与D触发器，所述单稳态触发器的输入端与D触发器的输入端相连，单稳态触发器的输入端通过依次相连的COMS存储器和第四电阻与比较器的输出端相连，单稳态触发器的输出端与D触发器的控制端相连。

6.根据权利要求5所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述单稳态触发器的型号为SN74121，所述D触发器的型号为CD4013，所述COMS存储器为74HC08。

7.根据权利要求5所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述RC延时模块包括依次相连的调节电阻和电容，所述调节电阻的一端通过第五电阻与比较器的输出端相连，调节电阻的另一端分别与电容的正极和COMS存储器相连，所述电容的负极接地。

8.根据权利要求7所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述调节电阻的调节范围为0-10MΩ，所述电容为1uF。

9.根据权利要求5所述的一种水泵空载自动停机的保护装置，其特征在于：所述继电器输出控制模块包括依次串联的二极管和三极管，以及并联于二极管两端的继电器；所述二极管的负极与电源端相连，二极管的正极与三极管的集电极相连，所述三极管的基极通过第六电阻与D触发器的输出端相连，三极管的发射极接地，所述继电器的输出端与水泵电机相连。