本發(fā)明涉及水泵控制技術領域，尤其涉及一種水泵故障檢測保護裝置及方法。

背景技術：

現有的水泵控制大多是基于交流輸入的直接驅動控制，對水泵運行電路部分缺乏完善的控制保護裝置，當三相水泵其中一相的連線斷開、兩相短路或水泵扇葉卡死時，水泵電流就會急速增大時，由于現有的水泵控制系統(tǒng)中缺乏完善保護控制裝置，無法及時斷開水泵電源，導致水泵線圈發(fā)熱甚至有燃燒的危險。

現有技術中，對水泵的檢測方法通常都是先設置一堵轉時的電流閾值，通過故障保護檢測裝置來檢測水泵回路中的電流信號，并將此電流信號與預設的閾值比較，當水泵當前電流大于預設值時判斷為堵轉，停止驅動防止水泵，防止水泵被燒壞，提高了水泵的使用壽命。

但是在實際使用中，受環(huán)境、溫度、負載等條件的影響會導致水泵在堵轉時電流偏小達不到電流預設值不能及時保護；還有在水泵高速運轉時突然其中一相或兩相連接線斷開時無法及時對水泵進行保護；或長期使用在腐蝕性較強的環(huán)境中，兩相的連接線間發(fā)生短路時也不能及時對水泵進行保護。

在出現以上幾種情況時，現有技術中的故障保護檢測裝置將無法及時對水泵進行保護，導致水泵出現損壞或燒壞，無法保證水泵安全運行。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能進行對水泵的各種故障進行檢測并及時采取保護措施的水泵故障檢測保護裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種水泵故障檢測保護裝置，包括主控制模塊、驅動模塊、故障保護模塊和電流采樣模塊，所述主控模塊與 驅動模塊電連接并向所述驅動模塊輸出驅動信號驅動水泵運行；所述驅動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模塊的輸入端電連接，所述電流采樣模塊用于對水泵驅動回路的電流進行采樣放大，所述故障保護模塊用于檢測水泵驅動回路的高于基準電壓的采樣電壓并輸出故障信號，所述主控制模塊設有用于接收電流采樣信號的采樣信號輸入端和用于接收故障信號的故障檢測口，所述電流采樣模塊輸出端電連接至所述采樣信號輸入端，所述故障保護模塊輸出端電連接至所述故障檢測口；所述驅動模塊還設有用于接收故障信號的故障輸入端，所述故障護模塊輸出端與所述驅動模塊的故障輸入端電連接。

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

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

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

作為優(yōu)選的技術方案，所述故障保護模塊包括比較器，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口和所述驅動模塊的故障輸入端電連接。

作為優(yōu)選的技術方案，所述故障保護模塊還包括三個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。

一種水泵故障檢測保護的方法，包括所述故障保護模塊檢測到大于比較器的基準電壓的電壓采樣信號時，同時向驅動模塊和主控制模塊輸出故障信號，驅動模塊根據故障接口輸入的故障信號停止輸出驅動水泵的信號的步驟。

作為優(yōu)選的技術方案，還包括驅動模塊將故障信號傳送至主控制器模塊，主控制模塊根據故障信號和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型，并停止向驅動模塊輸出驅動信號的步驟。

作為優(yōu)選的技術方案，還包括故障保護模塊未輸出故障信號時，主控制器 根據電流采樣模塊的采樣電路判斷故障類型，并停止驅動模塊輸出驅動信號的步驟。

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

主控制模塊根據采樣電流直接或計算得出三相電流值，當得出的結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，判斷結果是水泵欠相；

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

當主控制器模塊得出的結果是三路采樣電路瞬間變大時，判斷結果是水泵堵轉。

由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的故障保護模塊在檢測到高于基準電壓的采樣信號時，向驅動模塊發(fā)生故障信號，使驅動模塊直接切斷驅動水泵的信號，由于水泵發(fā)生欠相、相相短路故障和堵轉等現象時，采樣電路的兩相或三相電流會瞬間變大，此時通過電流采樣模塊反饋給主控制模塊置進行運算，判斷故障類型并采取保護措施，反應時間比較長，如果不及切斷驅動信號，就會出現水泵燒壞現象，本發(fā)明在水泵發(fā)生在欠相、相相短路和堵轉等故障時主控制模塊未得出判斷結果前，能夠得到及時有效的保護水泵及其控制線路。

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

本發(fā)明通過電流采樣模塊對水泵運行線路的電流進行采樣，根據采樣電路的變化判斷故障類型，在水泵的運行環(huán)境受外部環(huán)境、溫度、負載等條件的影響，導致水泵在堵轉時電流偏小達不到電流預設值等現象，也可以根據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)生故障也能夠及時有效的進行保護。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例的原理框圖；

圖2是圖1中主控制模塊的電路原理圖；

圖3是圖1中驅動模塊的電路原理圖；

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中故障保護模塊的電路原理圖。

具體實施方式

如圖1至圖5共同所示，一種水泵故障檢測保護裝置，包括主控制模塊、驅動模塊、故障保護模塊和電流采樣模塊，主控模塊與驅動模塊電連接并向驅動模塊輸出驅動信號驅動水泵運行。

電流采樣模塊用于對水泵驅動回路的電流進行采樣放大，故障保護模塊用于檢測水泵驅動回路的高于基準電壓的采樣電壓并輸出故障信號。

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

如圖3所示出的驅動模塊的電路原理圖，驅動模塊的驅動芯片上還設有用于接收故障信號的故障輸入端即管腳14，故障保護模塊的輸出端與驅動模塊的故障輸入端管腳14電連接。

驅動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模塊的輸入端電連接。

采樣電路包括三路分別對水泵的U、V、W三相運行回路進行采樣的采樣電路，采樣電路包括與驅動芯片的管腳17、18和19串聯的采樣電阻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算放大器，用于將采樣電路的電流進行放大處理。

如圖5所示出的故障保護模塊的電路原理圖，故障保護模塊包括比較器，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口管腳31和驅動模塊的故障輸入端管腳14電連接。

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

一種應用上述水泵故障檢測保護裝置進行故障檢測保護的方法，包括所述故障保護模塊檢測到大于比較器的基準電壓的電壓采樣信號時，同時向驅動模塊和主控制模塊輸出故障信號，驅動模塊根據故障接口輸入的故障信號停止輸出驅動水泵的信號的步驟。

本方法還包括驅動模塊將故障信號傳送至主控制器模塊，主控制模塊根據故障信號和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型，并停止向驅動模塊輸出驅動信號的步驟。

本方法還包括故障保護模塊未輸出故障信號時，主控制器根據電流采樣模塊的采樣電路判斷故障類型，并停止驅動模塊輸出驅動信號的步驟。

主控模塊根據故障信號和電流采樣模塊的采樣電流判斷故障類型的方法是：

主控制模塊根據采樣電流直接或計算得出三相電流值，當得出的結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，判斷結果是水泵欠相；

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

當主控制器模塊得出的結果是三路采樣電路瞬間變大時，判斷結果是水泵堵轉。

本方法應用在水泵中的工作原理是：當故障保護檢測模塊檢測到高于基準電壓的電壓采樣信號時，同時向驅動模塊和主控制模塊發(fā)出故障信號，驅動模塊根據故障接口輸入的故障信號停止輸出驅動水泵的信號，使水泵斷電；主控 制模塊通過故障信號和采樣電流，判斷故障類型，并停止向驅動模塊發(fā)驅動信號。

在水泵正常工作過程中，主控制模塊根據采樣電路的變化判斷水泵的故障，當水泵的運行環(huán)境受外部環(huán)境、溫度、負載等條件的影響，導致水泵在堵轉時電流偏小達不到電流預設值時，主控制器可以根據三相采樣電路的變化判斷出水泵的故障類型，停止向驅動模塊發(fā)出驅動信號，及時使水泵斷電，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。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(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)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。