一种新型压电陶瓷泵论文和设计-赵晰

全文摘要

一种新型压电陶瓷泵，包括压电陶瓷泵本体、开关电源、单片机模块、GPRS模块、压力探测开关，还具有控制电路，压电陶瓷泵本体的液体输出管上端有气压管，在压电陶瓷泵本体的壳体上端有元件仓盒，压力探测开关安装在元件仓盒内部，开关电源、单片机模块、GPRS模块、控制电路安装在元件仓盒内部，并和压电陶瓷泵本体经导线连接，一根软管两端分别插在气压管上部外侧端、压力探测开关的气压输入管道上外侧端。本新型压力探测开关能实时对压电陶瓷泵本体的液体输出端压力进行监测，控制电路能根据压力控制液体输出端流量，进而达到控制输出压力的目的，使用者可实时查询压电陶瓷泵本体工作状态，操作、使用方便，全程能有效控制恒定液体压力输出。

主设计要求

1.一种新型压电陶瓷泵，包括压电陶瓷泵本体、开关电源、单片机模块、GPRS模块、压力探测开关，其特征在于还具有控制电路，压电陶瓷泵本体的液体输出管上端具有一根气压管，在压电陶瓷泵本体的壳体上端有元件仓盒，压力探测开关安装在元件仓盒内部下端，开关电源、单片机模块、GPRS模块、控制电路安装在电路板上，电路板安装在元件仓盒内部，元件仓盒的上端右部有一个开孔，一根软管两端分别插在气压管上部外侧端、压力探测开关的气压输入管道上外侧端，开关电源的电源输入两端和220V交流电源两极分别经导线连接，开关电源的电源输出两端和单片机模块、GPRS模块、压力探测开关、控制电路的电源输入两端分别经导线连接，压力探测开关的信号输出端和单片机模块信号输入端经数据线连接，压力探测开关的高电平信号输出端和控制电路信号输入端经导线连接，单片机模块数据输出端和GPRS模块数据信号输入端经RS485数据线连接，控制电路的控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，控制电路的控制电源电源输出端和压电陶瓷泵本体的电源输入一端经导线连接，220V交流电源另一极和压电陶瓷泵本体的电源输入另一端经导线连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种新型压电陶瓷泵，其特征在于开关电源是交流220V转直流开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种新型压电陶瓷泵，其特征在于单片机模块主控芯片型号是STC12C5A60S2。

4.根据权利要求1所述的一种新型压电陶瓷泵，其特征在于GPRS模块型号是ZLAN8100。

5.根据权利要求1所述的一种新型压电陶瓷泵，其特征在于压力探测开关水是压阻式压力敏感器件，型号是XGZP。

6.根据权利要求1所述的一种新型压电陶瓷泵，其特征在于控制电路包括电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管、继电器，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端连接，可调电阻的调节旋钮位于元件仓盒上端中部开孔外，环开孔的周围元件仓盒上标示有刻度值，每个刻度值代表压电陶瓷泵本体液体输出管输出的液体压力。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及压电陶瓷泵领域，特别一种新型压电陶瓷泵。

背景技术

压电陶瓷泵是利用压电陶瓷的逆压电效应制成的微型泵，无电动机、无旋转部件，压电陶瓷片为其动力驱动源，工作时在交流电源驱动下，压电陶瓷片径向缩短或伸长，同时带动弹性基片弯曲变形，形成交变振动，引起压电陶瓷泵的泵腔内容积交替变化，这样使泵腔内外产生压力差，推动液体不断的流动，进而将从进液管进入的低压力液体从出液管以较高压力输出。压电陶瓷泵因为具有体积小、重量轻、低功耗、低噪音、无电磁辐射和干扰，启动过程无冲击电流、无过热现象，易于自动控制等优点，所以是一款典型的低碳、节能、环保的新型流体设备，也是微型泵领域一项革命性的技术成果。广泛应用在民用、医疗、工业生产、国防科技等等领域。

现有的压电陶瓷泵自身不具有输出端液体压力控制的能力，在一些对输入液体压力要求较高的场所应用时，一般是通过调节压电陶瓷泵工作电源的电压来实现，电压低输出端输出的液体流量低、压力变小，电压高输出端输出的液体流量大、压力变高，由于工作过程中受到电压波动等因素影响，因此这种控制方式并不能保证输出端的压力处于恒定的状态。

基于上述，提供一种操作方便，全程能有效实现恒定液体压力输出的压电陶瓷泵显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有压电陶瓷泵因结构所限，导致液体输出端压力无法有效实现恒定输出的弊端，本实用新型提供了在压电陶瓷泵本体的液体输出端具有气压开孔，压力探测开关能实时对液体输出端的压力进行监测，控制电路能根据压力控制压电陶瓷泵本体的液体输出端流量，进而达到控制输出压力的目的(流量低压力低、流量大压力大)，同时各种数据还能经相关电路经无线移动网络传递给远端使用者，使用者可实时查询压电陶瓷泵本体工作状态，由此达到操作、使用方便，全程能有效控制恒定液体压力输出的一种新型压电陶瓷泵。

本实用新型决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型压电陶瓷泵，包括压电陶瓷泵本体、开关电源、单片机模块、GPRS模块、压力探测开关，其特征在于还具有控制电路，压电陶瓷泵本体的液体输出管上端具有一根气压管，在压电陶瓷泵本体的壳体上端有元件仓盒，压力探测开关安装在元件仓盒内部下端，开关电源、单片机模块、GPRS模块、控制电路安装在电路板上，电路板安装在元件仓盒内部，元件仓盒的上端右部有一个开孔，一根软管两端分别插在气压管上部外侧端、压力探测开关的气压输入管道上外侧端，开关电源的电源输入两端和220V交流电源两极分别经导线连接，开关电源的电源输出两端和单片机模块、GPRS模块、压力探测开关、控制电路的电源输入两端分别经导线连接，压力探测开关的信号输出端和单片机模块信号输入端经数据线连接，压力探测开关的高电平信号输出端和控制电路信号输入端经导线连接，单片机模块数据输出端和GPRS模块数据信号输入端经RS485数据线连接，控制电路的控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，控制电路的控制电源电源输出端和压电陶瓷泵本体的电源输入一端经导线连接，220V交流电源另一极和压电陶瓷泵本体的电源输入另一端经导线连接。

所述开关电源是交流220V转直流开关电源模块。

所述单片机模块主控芯片型号是STC12C5A60S2。

所述GPRS模块型号是ZLAN8100。

所述压力探测开关水是压阻式压力敏感器件，型号是XGZP。

所述控制电路包括电阻、可调电阻、NPN三极管、PNP三极管、继电器，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和PNP三极管基极连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端连接，可调电阻的调节旋钮位于元件仓盒上端中部开孔外，环开孔的周围元件仓盒上标示有刻度值，每个刻度值代表压电陶瓷泵本体液体输出管输出的液体压力。

本实用新型有益效果是：本新型使用时，使用者先根据需要把控制电路的可调电阻调节手柄调节到合适位置，使用者需要的压电陶瓷泵本体的液体输出端压力值，就是可调电阻调节手柄对准的相应刻度值，工作时，当压电陶瓷泵本体的液体输出端输出具有压力的液体后，液体会同时进入压力探测开关的压力感受面，进而根据压力大小的不同，压力探测开关会输出不同电压信号进入单片机模块信号输入端和控制电路信号输入端，控制电路在其自身功能下，能根据设定的压力值控制压电陶瓷泵本体的液体输出端流量，进而达到控制输出压力的目的，当压电陶瓷泵本体输出流量过大、压力过高时，暂时关闭压电陶瓷泵本体的电源，于是，液体输出端压力变小，当压电陶瓷泵本体输出流量过小、压力过小时，打开压电陶瓷泵本体的电源，于是，液体输出端压力变大，通过上述就能保证压电陶瓷泵本体工作在合适的输出液体压力下。压电陶瓷泵本体的液体输出端输出液体的同时，同时各种数据还能经单片机模块、GPRS模块实时经无线移动网络传递给远端使用者，和GPRS模块成品建立连接的使用者，结合现有成熟技术，手机预装的波形图显示APP、将动态变化的数字信号转换为波形图，使用者经手机屏幕可实时监测波形图变化，波形图波峰值高代表压电陶瓷泵本体处于工作状态，波形图波峰值处于一条直线代表压电陶瓷泵本体停止工作或液体供应中断(手机预装的波形图显示APP、将接收的动态变化数字信号转换为波形图，是现有应用手机作为远程监测广泛使用的技术)；使用者可实时查询压电陶瓷泵本体工作状态，由此达到操作、使用方便，全程能有效控制恒定液体压力输出。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型压力探测开关的结构示意图。

图3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种新型压电陶瓷泵，包括压电陶瓷泵本体1、开关电源2、单片机模块3、GPRS模块4、压力探测开关5，还具有控制电路6，压电陶瓷泵本体的液体输出管1-1上端具有一根气压管7，气压管7内部和压电陶瓷泵本体的液体输出管1-1内部空间相通，在压电陶瓷泵本体1的壳体上端有一个一体成型的元件仓盒8，压力探测开关5的下部用胶粘接在元件仓盒8内右部下端，开关电源2、单片机模块3、GPRS模块4、控制电路6安装在电路板上，电路板安装在元件仓盒8内左部，元件仓盒8的上端右部有一个开孔，一根软管9两端分别插在气压管7上部外侧端、压力探测开关的气压输入管道5-1上外侧端(软管9从开孔引出引入)，开关电源2的电源输入两端和220V交流电源两极分别经导线连接，开关电源2的电源输出两端和单片机模块3、GPRS模块4、压力探测开关5、控制电路6的电源输入两端分别经导线连接，压力探测开关5的信号输出端和单片机模块3信号输入端经数据线连接，压力探测开关5的高电平信号输出端和控制电路6信号输入端经导线连接，单片机模块3数据输出端和GPRS模块4数据信号输入端经RS485数据线连接，控制电路6的控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，控制电路6的控制电源电源输出端和压电陶瓷泵本体1的电源输入一端经导线连接，220V交流电源另一极和压电陶瓷泵本体1的电源输入另一端经导线连接。6-1是控制电路的可调电阻的调节手柄。

图3中所示，开关电源U1是交流220V转6V直流开关电源模块成品，具有两个电源输入端1及2脚、两个电源输出端3及4脚，品牌是明纬。单片机模块U3是工作电压直流6V的单片机模块成品，单片机模块U3的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块U3有一组模拟信号接入端1及2脚，单片机模块U3上有一个RS485数据输出端口。GPRS模块U4是GPRS模块成品，型号是ZLAN8100，GPRS模块成品U4工作电压是直流6V，GPRS模块成品U4上有RS485数据输入端口。压力探测开关U2是压阻式压力敏感器件，型号是XGZP，当压阻式压力敏感器件U2的气压输入管输入不同的压力信号时，其信号输出端2脚和5脚会输出1到4.5V之间变化的电压模拟信号，压阻式压力敏感器件U2的两个负极电源输入端6及1脚连接。控制电路包括电阻R1及R2、可调电阻RP、NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、继电器K1，其间经电路板布线连接，可调电阻RP一端和第一只电阻R1一端连接，第一只电阻R1另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和第二只电阻R2一端连接，第二只电阻另一端和PNP三极管Q2基极连接，PNP三极管Q2集电极和继电器K1正极电源输入端连接，NPN三极管Q1发射极和继电器K1负极电源输入端连接，可调电阻RP的调节旋钮位于元件仓盒上端中部开孔外，环开孔的周围元件仓盒上标示有刻度值，每个刻度值代表压电陶瓷泵本体液体输出管输出的一定液体压力。开关电源U1的电源输入两端1及2脚和220V交流电源两极分别经导线连接，开关电源U1的电源输出两端3及4脚和单片机模块U3电源输入两端4及3脚、GPRS模块U4电源输入两端1及2脚、压力探测开关U2电源输入两端3及1脚、控制电路电源输入两端PNP三极管Q2发射极及NPN三极管Q1发射极分别经导线连接，压力探测开关U2的信号输出端2及5脚和单片机模块U3的信号输入端1及2脚经数据线连接，压力探测开关U2的高电平信号输出端2脚和控制电路信号输入端可调电阻RP另一端经导线连接，单片机模块U3数据输出端和GPRS模块U4数据信号输入端经RS485数据线连接，控制电路的继电器K1控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，控制电路的控制电源电源输出端继电器K1常闭触点端和压电陶瓷泵本体M的电源输入一端经导线连接，220V交流电源另一极和压电陶瓷泵本体M的电源输入另一端经导线连接。

图1、2、3中所示，220V交流电源进入开关电源U1的电源输入两端1及2脚后，开关电源U1在其内部电路作用下，其电源输出两端3及4脚会输出稳定的6V直流电源进入单片机模块U3、GPRS模块U4、压力探测开关U2、控制电路的电源输入两端，于是，单片机模块U3、GPRS模块U4、压力探测开关U2、控制电路的处于得电工作状态。控制电路、压力探测开关U2中：刚开始时，由于压电陶瓷泵本体M的液体输出端无液体输出，这样，压力探测开关U2内部的压力感受面压力极低，压力探测开关U2在其内部电路作用下2及5脚输出的电压在1V左右，1V左右电源经可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时低于0.7V，NPN三极管Q1处于截至状态，继电器K1失电其控制电源输入端和常闭触点端闭合，由于，继电器K1控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，继电器K1常闭触点端和压电陶瓷泵本体M的电源输入一端经导线连接，220V交流电源另一极和压电陶瓷泵本体M的电源输入另一端经导线连接，所以此刻，压电陶瓷泵本体M会得电工作将从其液体输入管输入的液体加压从液体输出管泵出、进入相关设备的液体输入管内。本新型使用时，使用者先根据需要把控制电路的可调电阻RP调节手柄调节到合适位置，使用者需要的压电陶瓷泵本体M的液体输出端压力值，就是可调电阻RP调节手柄对准的相应刻度值，比说把可调电阻RP的调节手柄对准到元件仓盒上部刻度值0.08Mpa处，那么后续就可以控制压电陶瓷泵本体M的液体输出端压力值在0.08Mpa；工作中，当压电陶瓷泵本体M液体输出端输出具有压力的液体后，液体会同时经压电陶瓷泵本体的液体输出管上端气压管7、软管9、压力探测开关U2的气压输入管道5-1，进入压力探测开关U2内气压输入管道5-1下端的压力感受面，压力高时，压力探测开关U2在其内部电路作用下2及5脚输出的电压高，压力低时，压力探测开关U2在其内部电路作用下2及5脚输出的电压低，当压电陶瓷泵本体M工作、液体输出端输出的液体压力低于0.08Mpa时，此刻可调电阻RP调节手柄对准到元件仓盒上部刻度值0.08Mpa处，经压力探测开关U2的2脚输出的高电平电源，通过可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时低于0.7V，继电器K1继续失电其控制电源输入端和常闭触点端闭合，压电陶瓷泵本体M得电工作；当压电陶瓷泵本体M工作、液体输出端输出的液体压力高于0.08Mpa时，此刻可调电阻RP调节手柄对准到元件仓盒上部刻度值0.08Mpa处，经压力探测开关U2的2脚输出的高电平电源，通过可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时高于0.7V，高于NPN三极管Q1的0.7V起始电压，于是，NPN三极管Q1导通其集电极输出低电平进入PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2导通其集电极输出高电平经电阻R2降压、限流进入继电器K1正极电源输入端，进而，继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端断开，由于，继电器K1控制电源电源输入端和220V交流电源一极经导线连接，继电器K1常闭触点端和压电陶瓷泵本体M的电源输入一端经导线连接，所以此刻，压电陶瓷泵本体M会失电不再工作，其液体输出管也不再泵出液体、进入相关设备的液体输入管内；当压电陶瓷泵本体M工作、液体输出端输出的液体压力再次低于0.08Mpa时，经压力探测开关U2的2脚输出的高电平电源，通过可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时再次低于0.7V，继电器K1再次失电其控制电源输入端和常闭触点端闭合，压电陶瓷泵本体M再次得电工作，通过上述，就能保证压电陶瓷泵本体M工作在合适的0.08Mpa输出液体压力下。在实际操作中，如果使用者把控制电路的可调电阻RP调节手柄向左调节，可调电阻RP的电阻值会变小，可调电阻RP的调节手柄对准的元件仓盒上部刻度值会变小(比如0.04Mpa)，那么后续就可以控制压电陶瓷泵本体M的液体输出端压力值在相对较小下(比如刚超过0.04Mpa)，经压力探测开关U2的2脚输出的高电平电源，通过可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时就高于0.7V，NPN三极管Q1、PNP三极管Q2导通、继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端断开、压电陶瓷泵本体M失电不再工作，也就是能保证压电陶瓷泵本体M工作在、液体输出端输出的液体压力一直保持在较低压力下(比如0.04Mpa)。在实际操作中，如果使用者把控制电路的可调电阻RP调节手柄向右调节，可调电阻RP的电阻值会变大，可调电阻RP的调节手柄对准的元件仓盒上部刻度值会变大(比如0.1Mpa)，那么后续就可以控制压电陶瓷泵本体M的液体输出端压力值在相对较高下(比如需要超过0.1Mpa)，经压力探测开关U2的2脚输出的高电平电源，通过可调电阻RP、电阻R1降压后进入NPN三极管Q1的基极时才能高于0.7V，NPN三极管Q1、PNP三极管Q2导通、继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端断开、压电陶瓷泵本体M失电不再工作，也就是能保证压电陶瓷泵本体M工作在、液体输出端输出的液体压力一直保持在较高压力下(比如0.1Mpa)。经过上述，本新型使用者通过调节可调电阻RP的调节手柄，就能设置压电陶瓷泵M工作时其液体输出端输出不同压力的液体。

图1、2、3中所示，本新型工作时，当压电陶瓷泵本体M工作、液体输出端输出具有压力的液体后，液体进入压力探测开关U2内气压输入管道5-1下端的压力感受面，压力高，压力探测开关U2在其内部电路作用下2及5脚输出的电压高，压力低，压力探测开关U2在其内部电路作用下2及5脚输出的电压低，此时，压力探测开关U2的2及5脚输出的模拟电压信号会同步进入单片机模块U3的信号输入两端1及2脚，在单片机模块U3内部电路作用下，单片机模块U3将模拟电压信号转换为数字信号经RS485数据输出端口输入至GPRS模块U4的R485数据输入端口，GPRS模块U4(内有Sim卡)在其内部电路作用下，会实时经无线移动网络将数字信号传递给远端使用者，这样，和GPRS模块成品U4建立连接的使用者，结合现有成熟技术，手机预装的波形图显示APP、就能将动态变化的数字信号转换为波形图，使用者经手机屏幕可实时监测波形图变化，波形图波峰值高代表压电陶瓷泵本体M处于工作状态，波形图波峰值处于一条直线、代表压电陶瓷泵本体M停止工作或液体供应中断(手机预装的波形图显示APP、将接收的动态变化数字信号转换为波形图，是现有应用手机作为远程监测广泛使用的技术)；使用者可实时查询压电陶瓷泵本体M工作状态，必要时可根据监测结果赶到现场进行查看，掌握是压电陶瓷泵本体M停止工作还是输入液体中断，这样好及时采取应对措施保证压电陶瓷泵本体M继续正常工作。本新型操作、使用方便，全程能有效控制恒定液体压力输出。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

图3中，可调电阻RP规格是4.7M；电阻R1阻值是2K；电阻R2阻值是10K；NPN三极管Q1型号是9014；PNP三极管Q2型号是9012；继电器K1是品牌松乐的DC6V小型继电器。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

一种新型压电陶瓷泵论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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