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CN110896296A - 电动泵以及控制方法 - Google Patents

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CN110896296A
CN110896296A CN201810971228.3A CN201810971228A CN110896296A CN 110896296 A CN110896296 A CN 110896296A CN 201810971228 A CN201810971228 A CN 201810971228A CN 110896296 A CN110896296 A CN 110896296A
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Abstract

本发明公开了一种电动泵以及控制方法，包括控制器和三相电机，控制器包括控制电路和微控制单元，控制电路包括电流采集转化电路和电压比较单元，三相电机包括线圈，线圈与控制器电连接，当第一电压信号的电压值大于等于第一参考电压时，微控制单元控制三相电机停止转动，防止电动泵电路板主要元器件及三相电机的线圈损坏。

Description

电动泵以及控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，更具体涉及一种电动泵以及控制方法。
背景技术
随着对控制精度的提高，电动泵被广泛应用于各行各业，当电动泵负载过大或处于堵转等异常工作状态，可能造成通过电动泵的三相电机的线圈电流过大，会导致电动泵的电路板的主要器件及电机的线圈发生损坏。因此需要改进电动泵，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动泵以及控制方法，能够保护电动泵的电路板主要元器件及电机的线圈。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动泵，包括控制器和三相电机，所述三相电机包括线圈，所述线圈与所述控制器电连接，所述控制器包括控制电路和微控制单元，其特征在于：所述控制电路包括电流采集转化电路和电压比较单元；
所述电流采集转化电路采集所述三相电机的线圈电流信号，并将采集到的电流信号转化为第一电压信号；
所述电压比较单元将所述第一电压信号的电压值与预设的第一参考电压进行比较，并输出比较结果；
所述微控制单元根据所述电压比较单元输出的比较结果，控制所述三相电机以额定转速运行或者所述微控制单元控制所述三相电机停止转动。
本发明还公开了一种控制方法，
一种控制方法，所述控制方法能够控制所述三相电机，所述控制方法包括以下步骤：
获取通过电机的线圈电流对应的第一电压信号的电压值；
判断所述第一电压信号的电压值是否大于等于所述第一参考电压，如果是，所述微控制单元接收到所述电压比较单元输出信号从高电平变为低电平，所述微控制单元触发中断程序，所述微控制单元控制所述三相电机停止转动。
本发明的技术方案提供一种电动泵以及控制方法，包括电流采集转化电路、电压比较单元以及微控制单元，电流采集转化电路得到三相电机的线圈电流信号，并将采集到的电流信号转化为第一电压信号，电压比较单元将第一电压信号与预设的第一参考电压进行比较，微控制单元接收电压比较单元的输出信号，微控制单元根据电压比较单元输出的比较结果，控制三相电机以额定转速运行或者所述微控制单元控制所述三相电机停止转动；采集到的电机线圈的电流信号的值较大，该电流有可能损害电路板主要器件及电机线圈，能够通过控制电机停止转动，使得线圈的电流值降低，保护电路板主要器件及电机的线圈。
附图说明
图1为电动泵中控制器与电机的第一实施方式的连接框图；
图2为图1中带有第一种控制电路的控制器与电机的连接框图；
图3为图1中带有第二种控制电路的控制器与电机的连接框图；
图4为电动泵中控制器与电机的第二实施方式的连接框图；
图5为图4中带有控制电路的控制器与电机的连接框图；
图6为电动泵中控制器与电机的第三实施方式的连接框图；
图7为图6中带有第一种控制电路的控制器与电机的连接框图；
图8为图6中带有第二种控制电路的控制器与电机的连接框图；
图9为控制方法的第一种实施方式的控制流程图；
图10为控制方法的第二种实施方式的控制流程图；
图11为控制方法的第三种实施方式的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2，电动泵包括控制器和三相电机，控制器包括控制电路和微控制单元，控制电路包括电流采集转化电路和电压比较单元，三相电机包括线圈，线圈与控制器电连接。
电流采集转化电路采集三相电机的线圈电流信号，并将采集到的电流信号转化为第一电压信号；具体地，电流采集转化电路通过采样电阻R采集电动泵三相电机的线圈电流信号并将采集的线圈电流信号转化为电压信号，本实施例中，电流采集转化电路还包括低频滤波电路，电压信号经过低频滤波电路处理后转化为第一电压信号，设置低频滤波电路有利于消除电压信号因外界环境产生的高频干扰和噪声，提高电压信号的精确性。其中，低频滤波电路包括电阻R29和电容C12，电阻R29一端接采样电阻R，另一端接电容C12，电容C12另一端接地。
电压比较单元将第一电压信号的电压值与预设的第一参考电压μ1进行比较，并输出比较结果；
一种实施方式中，电压比较单元包括第一运放器U3A、第一电阻R36、第二电阻R37、第三电阻R38、第一电容C16和第二电容C26，第一电压信号自第一运放器U3A的负输入端输入电压比较单元，第一电阻R36、第二电阻R37、第三电阻R38及第二电容C26的一端与第一运放器U3A的正输入端连接，第一电阻R36另一端接参考电压Ej，第二电阻R37另一端接地，第二电容C26另一端接地，第三电阻R38另一端与第一运放器U3A的输出端连接，第一电容C16一端接供电电压Ei，第一电容C16另一端接地。
在另一实施例中，电压比较单元中的第一运放器U3A还可以为集成芯片U3，如图3所示，电压比较单元包括集成芯片U3、第一电阻R36、第二电阻R37、第三电阻R38、第一电容C16和第二电容C26，第一电压信号自集成芯片U3的第二引脚输入电压比较单元，集成芯片U3的第三引脚与所述第一电阻R36、第二电阻R37、第三电阻R38及第二电容C26的一端连接，第一电阻R36的另一端接参考电压Ej，第二电阻R37另一端接地，第二电容C26另一端接地，第三电阻R38另一端与集成芯片U3的第一引脚连接，第一电容C16一端接供电电压Ei，第一电容C16另一端接地，集成芯片U3的第八引脚接供电电压Ei，集成芯片U3的第四引脚接地。
在电压比较单元中，可以通过改变第一电阻R36，第二电阻R37，第三电阻R38的阻值改变第一参考电压μ1的电压值，具体的，μ1＝(Ej·R38+Ei·R36)R37/(R36·R38)，其中第三电阻R38作为一个正反馈电阻，其作用是减缓输出信号的频繁跳变，确保第一运放器U3A输出信号的稳定。
微控制单元根据电压比较单元输出的比较结果，控制三相电机以额定转速运行或者控制三相电机停止转动。
当第一电压信号的电压值大于预设的第一参考电压μ1时，即采集到的电机线圈的电流信号的值较大，该电流有可能损害电路板主要器件及电机的线圈，通过控制电机停止转动，使得线圈的电流值降低，保护电路板主要器件及电机的线圈。
具体的，微控制单元GPIO引脚输入端与电压比较单元的输出端相连接，用于接收电压比较单元的输出信号，当微控制单元接收到电压比较单元输出信号从高电平变为低电平的跳变，微控制单元触发中断，执行中断程序，控制三相电机停止转动。
本发明第二实施方式如图4和图5所示，与第一实施方式相比，主要区别在于：第一电压信号还通过微控制单元的AN引脚输入微控制单元，当第一电压信号的电压值小于第一参考电压μ1时，微控制单元采集第一电压信号，微控制单元判断当第一电压信号的电压值大于等于预设的第二参考电压μ2，微控制单元控制三相电机以降低的转速运行。
在本实施例中，电动泵包括两种过流保护方式，具体的，电流采集转化电路获取通过电机的线圈电流对应的第一电压信号的电压值，输送给电压比较单元和微控制单元，当第一电压信号的电压值大于等于第一参考电压μ1时，电压比较单元输出信号从高电平变为低电平，微控制单元接收到电压比较单元输出信号从高电平变为低电平的跳变，触发中断程序，控制三相电机停止转动；如果第一电压信号的电压值小于第一参考电压μ1时，微控制单元判断第一电压信号的电压值是否大于等于第二参考电压μ2，当第一电压信号的电压值大于等于第二参考电压μ2时，微控制单元控制三相电机以降低的转速运行。
本发明第三实施方式如图6至图8所示，与第二实施方式相比，主要区别在于：控制电路还包括电压运放单元，电压运放单元放大第一电压信号的幅值，第一电压信号经过电压运放单元变为转化信号，转化信号通过微控制单元的AN引脚输入微控制单元，微控制单元采集与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号，与预设的第二参考电压μ2进行比较，当转化信号的电压值大于等于第二参考电压μ2时，微控制单元控制三相电机以降低的转速运行。
在本实施例中，电压运放单元的目的是将第一电压信号放大到所需要的幅度值且与微控制单元预设的第二参考电压μ2同一量级。
一种实施方式中，电压运放单元包括第二运放器U3B、第四电阻R13、第五电阻R14，第一电压信号自第二运放器U3B的正输入端输入电压运放单元，第四电阻R13、第五电阻R14的一端与第二运放器U3B的负输入端连接，第四电阻R13另一端接地，第五电阻R14另一端与第二运放器U3B的输出端连接。
在另一实施例中，电压运放单元中的第二运放器U3B可以为集成芯片U3，如图8所示，电压运放单元包括集成芯片U3、第四电阻R13、第五电阻R14，第一电压信号自集成芯片U3的第五引脚输入电压运放单元，第四电阻R13、第五电阻R14的一端与集成芯片U3的第六引脚连接，第四电阻R13另一端接地，第五电阻R14另一端接集成芯片U3的第七引脚。
利用集成芯片U3代替电压比较单元中的第一运放器U3A和电压运放单元中的第二运放器U3B，可以减少电子元器件组成，使电路搭建更便捷。
在电压运放单元中，第四电阻R13、第五电阻R14组成电压串联负反馈支路，与第二运放器U3B构成同相比例运放电路，可通过调节第四电阻R13和第五电阻R14的阻值改变放大倍数θ，本实施例中，θ＝(R13+R14)/R13。
在本实施例中，第一电压信号的电压值通过电压运放单元放大后对应的转化信号在输入微控制单元前还进行了整形处理，整形电路包括电阻R15和电容C11，电阻R15一端接电压运放单元的输出端，电阻R15另一端接电容C11一端，电容C11另一端接地，整形电路用来对放大后的第一电压信号进行整形滤波，消除信号耦合进去的噪声干扰。
本发明还公开了一种控制方法，所述控制方法能控制三相电机，如图9所示，为第一实施方式的控制流程图，所述控制方法包括以下步骤：
获取通过电机的线圈电流对应的第一电压信号的电压值；
判断第一电压信号的电压值是否大于等于第一参考电压μ1，如果是，电压比较单元输出信号从高电压到低电压，微控制单元接收到电压比较单元输出信号从高电平变为低电平，微控制单元触发中断程序，微控制单元控制三相电机停止转动；
微控制单元控制三相电机停止转动后，微控制单元继续采集第一电压信号，判断第一电压信号的电压值是否大于等于第一参考电压μ1，如果否，微控制单元控制三相电机以额定转速运行。
在第二实施方式中，所述控制方法还包括判断所述第一电压信号的电压值是否大于等于预设的第二参考电压，如图10所示，当第一电压信号的电压值小于第一参考电压μ1时，微控制单元判断第一电压信号的电压值是否大于等于第二参考电压μ2，如果否，微控制单元控制三相电机以额定转速运行；如果是，微控制单元控制三相电机以低于额定转速的设定速度运行；
微控制单元控制三相电机以低于额定转速的设定速度运行后，微控制单元判断第一电压信号的电压值是否大于等于第二参考电压μ2，如果是，微控制单元控制三相电机降低一个档位的转速；
微控制单元比较第一电压信号的电压值与第二参考电压μ2的大小，当第一电压信号的电压值小于第二参考电压μ2时，微控制单元控制三相电机停止减速，微控制单元控制三相电机以当前转速运行。
在第三实施方式中，控制电路还包括电压运放单元，电压运放单元放大第一电压信号的幅值，第一电压信号经过电压运放单元信号放大后变为对应的转化信号，转化信号与微控制单元预存的第二参考电压μ2进行比较，因此在第三实施方式中，所述控制方法还包括判断与第一电压信号的电压值对应的转化信号是否大于等于所述第二参考电压，如图11所示，当第一电压信号的电压值小于第一参考电压μ1时，判断转化信号的电压值是否大于等于第二参考电压μ2，如果否，微控制单元控制三相电机以额定转速运行；如果是，微控制单元控制三相电机以低于额定转速的设定速度运行；
微控制单元控制三相电机以低于额定转速的设定速度运行后，微控制单元判断转化信号的电压值是否大于等于第二参考电压μ2，如果是，微控制单元控制三相电机降低一个档位的转速；
微控制单元比较转化信号的电压值与第二参考电压μ2的大小，当转化信号的电压值小于第二参考电压μ2时，微控制单元控制三相电机停止减速，微控制单元控制三相电机以当前转速运行。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种电动泵，包括控制器和三相电机，所述三相电机包括线圈，所述线圈与所述控制器电连接，所述控制器包括控制电路和微控制单元，其特征在于：所述控制电路包括电流采集转化电路和电压比较单元；
所述电流采集转化电路采集所述三相电机的线圈电流信号，并将采集到的电流信号转化为第一电压信号；
所述电压比较单元将所述第一电压信号的电压值与预设的第一参考电压进行比较，并输出比较结果；
所述微控制单元根据所述电压比较单元输出的比较结果，控制所述三相电机以额定转速运行或者所述微控制单元控制所述三相电机停止转动。
2.根据权利要求1所述的电动泵，其特征在于：当所述第一电压信号的电压值大于等于所述第一参考电压时，所述电压比较单元输出信号从高电平变为低电平；
所述微控制单元接收所述电压比较单元的输出信号，当所述微控制单元接收到所述电压比较单元输出信号从高电平变为低电平，所述微控制单元触发中断程序，所述微控制单元控制所述三相电机停止转动。
3.根据权利要求2所述的电动泵，其特征在于：当所述第一电压信号的电压值小于所述第一参考电压时，所述微控制单元采集所述第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号，所述微控制单元预设有第二参考电压，当所述微控制单元判定所述第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号大于等于所述第二参考电压，所述微控制单元控制所述三相电机以降低的转速运行。
4.根据权利要求3所述的电动泵，其特征在于：所述控制电路还包括电压运放单元，所述电压运放单元放大所述第一电压信号的幅值，所述第一电压信号经过所述电压运放单元变为所述转化信号，所述微控制单元采集所述转化信号，所述微控制单元判断当所述转化信号的电压值大于等于所述第二参考电压，所述微控制单元控制所述三相电机以降低的转速运行。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电动泵，其特征在于：所述电压比较单元包括第一运放器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容，所述第一电压信号自所述第一运放器负输入端输入所述电压比较单元，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第二电容与所述第一运放器正输入端连接，所述第一电阻另一端接参考电压，所述第二电阻另一端接地，所述第二电容另一端接地，所述第三电阻另一端与所述第一运放器输出端连接，所述第一电容一端接供电电压，所述第一电容另一端接地。
6.根据权利要求1至4任一项所述的电动泵，其特征在于：所述电压比较单元包括集成芯片，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第一电容、所述第二电容，所述第一电压信号自所述集成芯片的第二引脚输入所述电压比较单元，所述集成芯片的第三引脚与所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第二电容的一端连接，所述第一电阻另一端接参考电压，所述第二电阻另一端接地，所述第二电容另一端接地，所述第三电阻另一端与所述集成芯片的第一引脚连接，所述第一电容一端接供电电压，所述第一电容另一端接地，所述集成芯片的第八引脚接供电电压，所述集成芯片的第四引脚接地。
7.根据权利要求5或6所述的电动泵，其特征在于：所述电压运放单元包括第二运放器、第四电阻、第五电阻，所述第一电压信号自所述第二运放器正输入端输入所述电压运放单元，所述第四电阻、所述第五电阻的一端与所述第二运放器负输入端连接，所述第四电阻另一端接地，所述第五电阻另一端与所述第二运放器输出端连接。
8.根据权利要求5或6所述的电动泵，其特征在于：所述电压运放单元包括所述集成芯片、所述第四电阻、所述第五电阻，所述第一电压信号自所述集成芯片的第五引脚输入所述电压运放单元，所述第四电阻、所述第五电阻的一端与所述集成芯片的第六引脚连接，所述第四电阻另一端接地，所述第五电阻另一端接所述集成芯片的第七引脚。
9.一种控制方法，所述控制方法能够控制所述三相电机，所述控制方法包括以下步骤：
获取通过电机的线圈电流对应的第一电压信号的电压值；
判断所述第一电压信号的电压值是否大于等于所述第一参考电压，如果是，所述微控制单元接收到所述电压比较单元输出信号从高电平变为低电平，所述微控制单元触发中断程序，所述微控制单元控制所述三相电机停止转动。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述微控制单元控制所述三相电机停止转动后，所述微控制单元继续采集所述第一电压信号，判断所述第一电压信号的电压值是否大于等于所述第一参考电压，如果否，所述微控制单元控制所述三相电机以额定转速运行。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：还包括判断所述第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号是否大于等于预设的第二参考电压，如果否，所述微控制单元控制所述三相电机以额定转速运行；如果是，所述微控制单元控制所述三相电机以低于额定转速的设定速度运行。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：所述微控制单元控制所述三相电机以低于额定转速的设定速度运行后，所述微控制单元判断第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号是否大于等于所述第二参考电压，如果是，所述微控制单元控制所述三相电机以降低一个档位的转速运行。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于：所述微控制单元比较所述第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号与所述第二参考电压的大小；当所述第一电压信号的电压值或者与所述第一电压信号的电压值对应的转化信号小于所述第二参考电压时，所述微控制单元控制所述三相电机停止减速，所述微控制单元控制所述三相电机以当前转速运行。
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