專利名稱：一種電動(dòng)閥門裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥門裝置，尤其涉及一種電動(dòng)閥門裝置。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明產(chǎn)生以前，工業(yè)中對(duì)流體的控制，最先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)多采用如圖1所示的FCS-現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(FCSFacility Control System，設(shè)備控制系統(tǒng))，其最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是由操作管理終端101、FCS控制器102、通信網(wǎng)絡(luò)103、通信網(wǎng)絡(luò)104、RTU 105(RTURemote Terminal Unit遠(yuǎn)程終端設(shè)備)、RTU 107、傳感器106、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置108和電動(dòng)閥門109組成。其工作過程是傳感器106將采集到的流體的溫度、壓力、流量等信息變成電流或電壓信號(hào)，該信號(hào)通過RTU 105變換成可在通信網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，再通過通信網(wǎng)絡(luò)103，送入FCS控制器102，F(xiàn)CS控制器102將該信息處理后一方面將處理后的信息上報(bào)操作管理終端101，一方面自動(dòng)地(或在操作管理終端101的指令下)生成對(duì)相應(yīng)的閥門109的控制命令，該控制命令通過通信網(wǎng)絡(luò)104，傳送到相應(yīng)的RTU 107，RTU 107將該命令轉(zhuǎn)換成電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置108可識(shí)別的控制信號(hào)，命令相應(yīng)的電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置108工作，電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置108將相應(yīng)的RTU 107送來的命令轉(zhuǎn)換成電壓或電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥門109進(jìn)行開或關(guān)動(dòng)作。
FCS智能工業(yè)控制系統(tǒng)固然是當(dāng)今最先進(jìn)的智能工業(yè)控制系統(tǒng)，但由圖1和前面所述的工作過程可以看出，其在對(duì)流體的控制中還存在以下不足和缺陷
1、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在對(duì)流體的控制系統(tǒng)中，除檢測(cè)流體參數(shù)的傳感器和對(duì)流體進(jìn)行控制的電動(dòng)閥門外，還大量存在不同種類的RTU、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置、控制器、操作管理終端、通信網(wǎng)絡(luò)等不必要或不十分必要的設(shè)備。
2、系統(tǒng)設(shè)備種類多、數(shù)量大，一只連接傳感器的RTU 105，通常只能連接2～3只同一種類的傳感器，連接電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置的RTU 107通常只能連接一臺(tái)電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置，且兩種RTU不通用。實(shí)際應(yīng)用中往往因傳感器的種類不同、通信網(wǎng)絡(luò)不同、RTU的種類或型號(hào)也會(huì)多種多樣，且其數(shù)量隨著傳感器數(shù)量的增加而增加，電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置也同RTU一樣因電動(dòng)閥門的不同而不同，也隨著電動(dòng)閥門數(shù)量的增加而增加。
3、系統(tǒng)造價(jià)高，一只RTU的價(jià)格通常是小型電動(dòng)閥門價(jià)格的幾倍乃至十幾倍，一套FCS控制系統(tǒng)造價(jià)往往是數(shù)十萬乃至數(shù)百萬，是傳感器和電動(dòng)閥門價(jià)格的數(shù)十倍。
4、信息流程環(huán)節(jié)多系統(tǒng)可靠性低信息從傳感器到電動(dòng)閥門至少要經(jīng)過5個(gè)中間環(huán)節(jié)，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都將影響系統(tǒng)的正常工作，在實(shí)際應(yīng)用中為了增加可靠性往往采用備份系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)造價(jià)。
5、控制過于集中，安全風(fēng)險(xiǎn)大。系統(tǒng)嚴(yán)重依賴于FCS控制器或操作管理終端，一旦FCS控制器或管理操作終端出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有遠(yuǎn)距離通信功能，可外接壓力、溫度等傳感器，并可自動(dòng)根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)到的流體的溫度、壓力、流量以及時(shí)間等參數(shù)來控制流體，集電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)及監(jiān)測(cè)和智能化管理控制于一體的多功能的電動(dòng)閥門裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將控制單元、通信接口、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元結(jié)合在一起，并安裝于與本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)與電動(dòng)閥門技術(shù)結(jié)合在一起，即在電動(dòng)閥門上設(shè)置通信接口、傳感器接口、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路、閥門開度檢測(cè)裝置并將單片機(jī)或微處理器、CPU等作為控制單元，在控制單元上安裝單片機(jī)軟件或其它控制軟件，且將上述裝置、設(shè)備或電路全部安裝于與本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，使作為一個(gè)獨(dú)立個(gè)體的閥門具有通信能力、流體參數(shù)檢測(cè)能力和對(duì)流體的自動(dòng)控制能力，從而達(dá)到簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高控制系統(tǒng)安全性、降低控制系統(tǒng)造價(jià)的目的。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置包括控制單元、通信接口、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，所述控制單元、所述通信接口、所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元均安裝于與本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，其中所述控制單元是作為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的指揮控制中心，用于對(duì)所述通信接口、對(duì)所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、通過所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元對(duì)本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥門進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)；所述通信接口是作為所述控制單元與外部環(huán)境之間的信號(hào)傳輸通道，用于接收外部輸入的信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給所述控制單元，也用于將所述控制單元所傳來的信號(hào)發(fā)送給外部；所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元用于接收所述控制單元輸出的旨在操控所述閥門的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生操控所述閥門的開關(guān)動(dòng)作，檢測(cè)所述閥門的開度并將所得信息反饋給所述控制單元。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置還包括傳感器接入端口，用于接收外部傳感器所傳來的信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給所述的控制單元，所述控制單元可以接收所述傳感器接入端口所傳來的信號(hào)并對(duì)所述傳感器接入端口實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制，所述傳感器接入端口也安裝于所述的保護(hù)罩內(nèi)。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置的通信接口可以是CAN BUS通信接口、MODBUS通信接口、PROFIBUS通信接口、485通信接口、TCP/IP通信接口或其他串行通信接口。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置的通信接口、傳感器接入端口外接輸出為電流類型的傳感器或/和外接輸出為電壓類型的傳感器。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置的電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元包括電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路、閥門開度檢測(cè)裝置、電動(dòng)機(jī)及減速傳動(dòng)裝置，其中所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路用于接收所述控制單元輸出的旨在操控所述電動(dòng)機(jī)的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生操控所述電動(dòng)機(jī)的開關(guān)動(dòng)作；所述閥門開度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述閥門的開度并將所得信息反饋給所述控制單元；所述電動(dòng)機(jī)能夠在所述控制單元并經(jīng)由所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路的指揮控制下通過所述減速傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥芯出軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及控制從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述閥門進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及控制；所述減速傳動(dòng)裝置用于將所述電動(dòng)機(jī)所輸出的驅(qū)動(dòng)力傳送給所述的閥芯出軸。
本發(fā)明的電動(dòng)閥門裝置的電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路包括緩沖電路、檢測(cè)保護(hù)電路、數(shù)個(gè)光電耦合器組成的隔離電路以及數(shù)個(gè)雙向可控硅組成的開關(guān)電路，其中所述緩沖電路，用于將所述控制單元傳來的信號(hào)進(jìn)行緩沖加強(qiáng)后驅(qū)動(dòng)隔離電路；所述隔離電路，用于接收所述緩沖電路的操控而驅(qū)動(dòng)所述的開關(guān)電路；所述開關(guān)電路，用于接收所述隔離電路的操控而對(duì)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行開、關(guān)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的操作；所述檢測(cè)保護(hù)電路，用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，并將所得信息反饋給所述控制單元。
本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集多種功能于一體，設(shè)備種類和數(shù)量少；可以減少信息流程環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的可靠性；不再完全依賴于上位控制系統(tǒng)的控制，從而降低對(duì)上位控制系統(tǒng)的要求或可取消上位控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)造價(jià)；當(dāng)上位控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不會(huì)造成系統(tǒng)崩潰，提高系統(tǒng)可靠性；不再依賴于外接的RTU和外接的閥門驅(qū)動(dòng)裝置，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)造價(jià)；可以取消專用的流體參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)和流體檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，降低系統(tǒng)造價(jià)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的FCS-現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的智能控制電路示意圖；圖4為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的通信接口電路示意圖；圖5為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的傳感器接口電路示意圖；圖6為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥門開度檢測(cè)電路示意圖；圖7為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥門開度檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路示意圖；圖9為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的應(yīng)用實(shí)例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的應(yīng)用實(shí)例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖標(biāo)號(hào)簡(jiǎn)要說明圖1中101.操作管理終端，102.FCS控制器，103.通信網(wǎng)絡(luò)，104.通信網(wǎng)絡(luò)，105.RTU，106.傳感器，107.RTU，108.電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)裝置，109.電動(dòng)閥門。
圖2中1.閥體，2.電動(dòng)機(jī)，3.減速傳動(dòng)裝置，4.智能控制電路板，5.閥門開度檢測(cè)裝置，6.保護(hù)罩，7.固定螺栓，8.閥芯出軸；圖3中301.STC89C516AD單片機(jī)，302.通信接口，303.閥門開度檢測(cè)電路，5.閥門開度檢測(cè)裝置，304.電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路，305、306、307.傳感器接入端口(或簡(jiǎn)稱傳感器接口)；圖4中301.STC89C516AD單片機(jī)，302.通信接口，402.SJA100 CAN通信協(xié)議專用芯片，403.PCA82C00收發(fā)器專用芯片，A.B.為對(duì)外通信連接線；圖5中301.STC89C516AD單片機(jī)，305.傳感器接入端口，502.傳感器接入端口電路(傳感器輸入濾波緩沖電路)，此電路為常用單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換接口電路，元件參數(shù)不再詳標(biāo)；圖6中301.單片機(jī)，303.閥門開度檢測(cè)電路，702.發(fā)光二極管，703.光敏雙三極管，此電路為計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)通用電路，元器件參數(shù)不再詳標(biāo)；圖7中8.閥芯出軸，702.發(fā)光二極管，703.光敏雙三極管，704.柵盤，705.柵擋，706.柵孔，其中發(fā)光二極管、光敏雙三極管參見圖6說明；圖8中301.單片機(jī)，304.電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路，802.單片機(jī)輸出緩沖電路，803.檢測(cè)保護(hù)電路，Q1～Q5為可控硅輸出型光電耦合器，BT1～BT5為雙向可控硅，本電路為常用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，元器件參數(shù)不再詳標(biāo)；圖9中901.本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置，902.壓力傳感器；圖10中1001.操作管理終端，1002.本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置，1003.通信網(wǎng)絡(luò)。
圖11中1101.控制單元，1102.電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，301.單片機(jī)，302.通信接口，303.閥門開度檢測(cè)電路，304.電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路，305、306、307.傳感器接入端口，2.電動(dòng)機(jī)，3.減速傳動(dòng)裝置，5.閥門開度檢測(cè)裝置，8.閥芯出軸。
具體實(shí)施例方式
為使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員充分了解本發(fā)明的目的、特征及功效，現(xiàn)通過下述具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)說明。
參見圖2。本發(fā)明由閥體1、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3、智能控制電路板4、閥門開度檢測(cè)裝置5和保護(hù)罩6組成。其中電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3、智能控制電路板4、閥門開度檢測(cè)裝置5密封于保護(hù)罩6內(nèi)，保護(hù)罩6和閥體1用固定螺栓7結(jié)合在一起。其中，智能控制電路板4上布設(shè)有作為控制單元的單片機(jī)301、通信接口302、閥門開度檢測(cè)電路303的一部分、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、傳感器接入端口305、傳感器接入端口306和傳感器接入端口307。除了單片機(jī)可以作為控制單元外，微處理器、CPU等也可以作為控制單元?？刂茊卧强删幊痰?。閥門開度檢測(cè)裝置5、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3共同組成了電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元1102，參見圖11。本發(fā)明除了可以采用普通電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外，也可以采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
智能控制電路板4上智能控制電路的構(gòu)成如圖3所示由單片機(jī)301、通信接口302、閥門開度檢測(cè)電路303、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、傳感器接入端口305、傳感器接入端口306和傳感器接入端口307所構(gòu)成，在該實(shí)施例中，控制單元由單片機(jī)301擔(dān)當(dāng)。其中，閥門開度檢測(cè)電路303是閥門開度檢測(cè)裝置5的一部分。閥門開度檢測(cè)電路303中的發(fā)光二極管702、光敏雙三極管703并非布設(shè)在智能控制電路板4上而是布設(shè)在閥門開度檢測(cè)裝置5的柵盤邊緣上，參見圖7。
作為控制單元的單片機(jī)301采用工業(yè)級(jí)單片機(jī)STC89C516AD，內(nèi)置通信協(xié)議程序、傳感器信號(hào)及數(shù)據(jù)處理程序、閥門控制程序、閥門開度檢測(cè)程序、計(jì)時(shí)程序，并實(shí)施對(duì)通信接口302、對(duì)閥門開度檢測(cè)電路303及閥門開度檢測(cè)裝置5、對(duì)電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、對(duì)傳感器接入端口305、306、307的監(jiān)測(cè)和控制。
通信接口302電路如圖4所示，圖中包括作為控制單元的單片機(jī)301(與圖3中STC89C516AD單片機(jī)301是同一個(gè)單片機(jī)。以下所述中和圖示中所指的單片機(jī)均是指圖3中所示單片機(jī)301)、SJA100 CAN通信協(xié)議專用芯片402、PCA82C00收發(fā)器專用芯片403。其中A、B為對(duì)外通信連接線，可作為與上位控制機(jī)構(gòu)的通信使用，也可作為連接智能儀表(如數(shù)字式水表等)或智能傳感器(如數(shù)字流量計(jì)等)使用。當(dāng)作為控制單元的單片機(jī)301有信息需要對(duì)外發(fā)送時(shí)，將該信息送入SJA100 CAN通信協(xié)議專用芯片402，由SJA100 CAN通信協(xié)議專用芯片402按照CAN通信協(xié)議格式將該信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，通過PCA82C00收發(fā)器專用芯片403發(fā)送到A、B通信線上。當(dāng)PCA82C00收發(fā)器專用芯片403收到A、B通信線上傳來的信息時(shí)，將該信息送入SJA100 CAN通信協(xié)議專用芯片402進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，送入作為控制單元的單片機(jī)301。本通信接口電路非本發(fā)明所新創(chuàng)，且已大量應(yīng)用，故不再對(duì)其詳細(xì)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)工作原理進(jìn)行敘述。除了上述通信接口外，還可以選擇MOD BUS通信接口、PROFIBUS通信接口、485通信接口、TCP/IP通信接口或其他串行通信接口。
傳感器接口(傳感器接入端口)305電路如圖5所示，圖中包括作為控制單元的單片機(jī)301與虛線框內(nèi)電路502，圖中接線端子“+”、“-”、“A”接外部傳感器，從傳感器來的電壓信號(hào)(或電流信號(hào))經(jīng)過R8和C1組成的RC濾波電路濾波、緩沖器U緩沖，送入作為控制單元的單片機(jī)301的A/D轉(zhuǎn)換輸入端口P1.0，單片機(jī)301將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。其中電阻R0、R1、R2與R8組成抗匹配器，可對(duì)傳感器進(jìn)行250Ω、500Ω、1KΩ和10KΩ阻抗匹配；電阻R8與電阻R3、R4、R5組成信號(hào)衰減器，可對(duì)傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行0、1/2、1/4、1/8衰減。
傳感器接口306和傳感器接口307的接口電路與傳感器接口305電路相同，在此不再累述，其信號(hào)分別送入單片機(jī)301的A/D轉(zhuǎn)換輸入端口P1.1和P1.2。
傳感器接口305、傳感器接口306和傳感器接口307均可外接以電壓、電流為輸出的傳感器，如壓力傳感器、溫度傳感器、液位傳感器等。
閥門開度檢測(cè)裝置5如圖7所示，由閥芯出軸8、柵盤704、發(fā)光二極管702、光敏雙三極管703及相應(yīng)的電路所組成。其中，發(fā)光二極管702、光敏雙三極管703及相應(yīng)的電路組成了閥門開度檢測(cè)電路303，參見圖6。柵盤704的構(gòu)造如圖7中的AA’剖面圖所示，柵盤邊緣有柵孔706、和柵檔705。閥門開度檢測(cè)裝置5連同其中的閥門開度檢測(cè)電路303，可檢測(cè)閥門的開度。閥門開度檢測(cè)電路303，如圖6所示，圖中包括作為控制單元的單片機(jī)301、發(fā)光二極管702(與閥門開度檢測(cè)裝置5中的發(fā)光二極管702是同一只發(fā)光二極管)和光敏雙三極管703(與閥門開度檢測(cè)裝置5中的光敏雙三極管703是同一只光敏雙三極管)以及外圍電阻R1、R2、R3組成，其中發(fā)光二極管702和光敏雙三極管703安裝在柵盤704兩側(cè)如圖7中的702和703所示。發(fā)光二極管702和光敏雙三極管703以及外圍電阻R1、R2、R3共同組成了閥門開度檢測(cè)電路303，參見圖6。除了發(fā)光二極管702和光敏雙三極管703安裝在柵盤704兩側(cè)外，閥門開度檢測(cè)電路303的其余電子元器件通常安裝在智能控制電路板4上。
閥門開度檢測(cè)裝置5和閥門開度檢測(cè)電路303檢測(cè)閥門開度的原理是發(fā)光二極管702發(fā)出的光，穿過柵盤704的柵孔706照射在光敏雙三極管703上，光敏雙三極管703中的兩只光敏三極管均導(dǎo)通，電源VCC的電流在電阻R1、R2上產(chǎn)生電壓，R1、R2上的電壓分別送入單片機(jī)301的P2.0和P2.1端口；當(dāng)閥門閥體1的閥芯出軸8帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)也帶動(dòng)?xùn)疟P704轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著柵盤704的轉(zhuǎn)動(dòng)，柵盤的柵檔705會(huì)先后遮住發(fā)光二極管702照射到光敏雙三極管703中兩個(gè)光敏三極管上的光，光敏雙三極管703中的兩個(gè)光敏三極管也相應(yīng)先后截止，電阻R1、R2上的電壓也先后消失，單片機(jī)301的P2.0和P2.1端口上的信號(hào)也先后消失；隨著柵盤704的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)下一個(gè)柵孔706移動(dòng)到發(fā)光二極管702和光敏雙三極管703的位置時(shí)，光敏雙三極管703中兩個(gè)光敏三極管會(huì)先后接收到發(fā)光二極管702發(fā)出的光，電源VCC的電流也先后重新在電阻R1、R2上產(chǎn)生電壓，單片機(jī)301的P2.0和P2.1端口也先后重新得到信號(hào)，此時(shí)柵盤704轉(zhuǎn)過一個(gè)柵檔。隨著閥芯出軸8帶動(dòng)閥芯和柵盤不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，柵盤的柵孔和柵檔不停的移過發(fā)光二極管和光敏雙三極管，送入作為控制單元的單片機(jī)301端口P2.0和P2.1的信號(hào)也會(huì)不停地變化，作為控制單元的單片機(jī)301通過檢測(cè)P2.0和P2.1端口上信號(hào)的變化次數(shù)，就可計(jì)算出閥門的開度，由于單片機(jī)301P2.0和P2.1端口上信號(hào)的變化有先后順序，所以單片機(jī)301可以通過檢測(cè)P2.0和P2.1端口上信號(hào)變化的先后順序，來判別閥門是正在開還是正在關(guān)。
電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304位于智能控制電路板4上，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，圖中包括作為控制單元的單片機(jī)301、虛線框內(nèi)的緩沖電路802、虛線框內(nèi)的檢測(cè)保護(hù)電路803、光電耦合器Q1～Q5組成的隔離電路和雙向可控硅BT1～BT5組成的開關(guān)電路，其中，檢測(cè)保護(hù)電路803還含有熱繼電器FR。圖中A、B、C分別外接三相交流電的A相、B相、C相，A′、B′、C′接電動(dòng)閥門的電動(dòng)機(jī)。該電路的工作原理是作為控制單元的單片機(jī)301從P2.3輸出控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)U1、U2、U3和R1、R2、R3組成的緩沖電路，將該信號(hào)進(jìn)行緩沖加強(qiáng)后，分別驅(qū)動(dòng)光電耦合器Q1、Q2、Q3，光電耦合器Q1、Q2、Q3分別驅(qū)動(dòng)雙向可控硅BT1、BT2、BT3導(dǎo)通，雙向可控硅BT1、BT2、BT3分別將A A′、B B′、C C′接通，電動(dòng)機(jī)工作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，單片機(jī)301從P2.2輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)U1、U4、U5和R1、R4、R5組成的緩沖電路，將該信號(hào)進(jìn)行緩沖加強(qiáng)后，分別驅(qū)動(dòng)光電耦合器Q1、Q4、Q5，光電耦合器Q1、Q4、Q5分別驅(qū)動(dòng)雙向可控硅BT1、BT4、BT5導(dǎo)通，雙向可控硅BT1、BT5、BT4分別將A A′、B C′、C B′接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。虛線框內(nèi)的檢測(cè)保護(hù)電路803的工作原理是以BT1相關(guān)電路為例當(dāng)A A′有交流電流通過時(shí)，在交流互感器T1上感應(yīng)出交流電流信號(hào)，該電流信號(hào)在電阻R11上產(chǎn)生交流電壓信號(hào)，電阻R11上產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)，經(jīng)二極管D7整流后，再經(jīng)R9、R10組成的分壓電路分壓后送入作為控制單元的單片機(jī)301的AD轉(zhuǎn)換電路端口P1.3，單片機(jī)301通過檢測(cè)AD轉(zhuǎn)換電路端口P1.3上信號(hào)的大小，來判斷流過A A′的電流是否正常，如流過A A′中的電流不正常，單片機(jī)301取消P2.2或P2.3上的輸出信號(hào)，雙向可控硅BT1關(guān)斷，A A′無電流通過。電路中二極管D1、D4組成鉗位電路，防止因流過A A′的電流不正常引起經(jīng)R9、R10分壓后的電壓信號(hào)過大，導(dǎo)致單片機(jī)301損壞；電阻R8是用來防止來自R9、R10分壓后信號(hào)的電流過大。與T2、T3相關(guān)的電路工作原理與此相同，不再累述。當(dāng)流過A A′、B B′、C C′的電流過大而該電路或單片機(jī)又工作異常時(shí)，流過A A′、BB′、C C′的電流會(huì)導(dǎo)致熱繼電器FR因發(fā)熱而斷開，而切斷從A、B、C流向A′、B′、C′的電流，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)不會(huì)被損壞。
減速傳動(dòng)裝置3由齒輪組組成，完成電動(dòng)機(jī)2與閥芯出軸8之間的動(dòng)力傳遞，該裝置非本發(fā)明所新創(chuàng)，且已廣泛應(yīng)用在電動(dòng)閥門上，在此不再累述。
參見圖11，本發(fā)明的基本工作原理是傳感器將所檢測(cè)到的流體的參數(shù)信息通過傳感器接入端口305、306或307送入作為控制單元1101的單片機(jī)301，或作為上位機(jī)的遠(yuǎn)程操作管理終端通過通信接口302將操作參數(shù)信息送入作為控制單元1101的單片機(jī)301，單片機(jī)301根據(jù)該信息和預(yù)先編好的程序，自動(dòng)生成電動(dòng)閥門的控制命令，并將該命令送入電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304，電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)2工作，電動(dòng)機(jī)2通過減速傳動(dòng)裝置3帶動(dòng)閥芯出軸8轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)操作，同時(shí)作為控制單元1101的單片機(jī)301通過閥門開度檢測(cè)電路303和閥門開度檢測(cè)裝置5實(shí)時(shí)地檢測(cè)閥門開度，當(dāng)閥門的開度符合要求時(shí)，單片機(jī)301發(fā)出停止運(yùn)行命令，電動(dòng)機(jī)2停止運(yùn)行，閥門停止開關(guān)操作，在本發(fā)明閥門裝置與遠(yuǎn)程操作管理終端存在聯(lián)系時(shí)，作為控制單元1101的單片機(jī)301也將通過通信接口302將操作狀態(tài)及時(shí)反饋給遠(yuǎn)程操作管理終端，如果本發(fā)明閥門裝置與智能儀表(如數(shù)字式水表或數(shù)字流量計(jì)等)存在聯(lián)系，作為控制單元1101的單片機(jī)301也會(huì)通過通信接口302將狀態(tài)參數(shù)及時(shí)反饋給它們。圖中，閥門開度檢測(cè)裝置5、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3共同組成了電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元1102。
當(dāng)本發(fā)明與上位機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)組成大型控制系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明的作為控制單元的單片機(jī)301可以將傳感器檢測(cè)到的流體參數(shù)數(shù)據(jù)、閥門開度檢測(cè)電路303和開度檢測(cè)裝置5檢測(cè)到的閥門開度數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明的通信接口302經(jīng)由控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機(jī)。當(dāng)本發(fā)明的單片機(jī)301通過本發(fā)明閥門裝置的通信接口302，接收到來自上位機(jī)的命令時(shí)，單片機(jī)301可以通過電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3來控制閥門的開關(guān)操作，和執(zhí)行其他命令。控制單元1101可以是單片機(jī)，也可以是微處理器或CPU。
由于作為控制單元的單片機(jī)是可編程的，通過改變單片機(jī)的程序，本發(fā)明可以具有多種功能。
應(yīng)用實(shí)例一如圖9所示，在供水系統(tǒng)中，因用水量的不確定性，常常導(dǎo)致用水側(cè)水壓不穩(wěn)，當(dāng)本發(fā)明901內(nèi)部的單片機(jī)301通過壓力傳感器902檢測(cè)到用水側(cè)水壓變化時(shí)，單片機(jī)301根據(jù)預(yù)先編制好的程序，自動(dòng)地通過電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3、閥門開度檢測(cè)電路303和閥門開度檢測(cè)裝置5調(diào)整閥門的開度，從而使用水側(cè)水壓趨于平穩(wěn)。
應(yīng)用實(shí)例二如圖10所示由多個(gè)本發(fā)明1002，通過通信網(wǎng)絡(luò)1003接入操作管理終端1001，組成大規(guī)模集散智能控制系統(tǒng)。本發(fā)明的單片機(jī)301可以將傳感器檢測(cè)到的流體參數(shù)數(shù)據(jù)、閥門開度檢測(cè)電路303和閥門開度檢測(cè)裝置5檢測(cè)到的閥門開度數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明的通信接口302經(jīng)由控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)1003傳送到上位機(jī)。當(dāng)本發(fā)明的單片機(jī)301通過通信接口302，接收到來自上位機(jī)的命令時(shí)，單片機(jī)301可以通過電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路304、電動(dòng)機(jī)2、減速傳動(dòng)裝置3來控制閥門的開關(guān)操作，和執(zhí)行其他命令。
通過上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)和效果是明顯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集多種功能于一體，且本發(fā)明技術(shù)方案的所有裝置、電路均安裝于與本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，使本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置成為一個(gè)獨(dú)立的具有通信能力的智能化的多功能電動(dòng)閥門裝置，如果利用多個(gè)本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置結(jié)合上位機(jī)組成閥門系統(tǒng)，則更能顯示其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠、易于管理的優(yōu)點(diǎn)。
以上所述僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改變，這些改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，包括控制單元、通信接口、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，所述控制單元、所述通信接口、所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元均安裝于與本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，其中所述控制單元是作為本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的指揮控制中心，用于對(duì)所述通信接口、對(duì)所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、通過所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元對(duì)本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥門進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)；所述通信接口是作為所述控制單元與外部環(huán)境之間的信號(hào)傳輸通道，用于接收外部輸入的信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給所述控制單元，也用于將所述控制單元所傳來的信號(hào)發(fā)送給外部；所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元用于接收所述控制單元輸出的旨在操控所述閥門的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生操控所述閥門的開關(guān)動(dòng)作，檢測(cè)所述閥門的開度并將所得信息反饋給所述控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，還包括傳感器接入端口，用于接收外部傳感器所傳來的信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給所述的控制單元，所述控制單元可以接收所述傳感器接入端口所傳來的信號(hào)并對(duì)所述傳感器接入端口實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制，所述傳感器接入端口也安裝于所述的保護(hù)罩內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，所述通信接口是CAN BUS通信接口、MOD BUS通信接口、PROFIBUS通信接口、485通信接口、TCP/IP通信接口或其他串行通信接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，所述通信接口、所述傳感器接入端口外接輸出為電流類型的傳感器或/和外接輸出為電壓類型的傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元包括電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路、閥門開度檢測(cè)裝置、電動(dòng)機(jī)及減速傳動(dòng)裝置，其中所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路用于接收所述控制單元輸出的旨在操控所述電動(dòng)機(jī)的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)產(chǎn)生操控所述電動(dòng)機(jī)的開關(guān)動(dòng)作；所述閥門開度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)所述閥門的開度并將所得信息反饋給所述控制單元；所述電動(dòng)機(jī)能夠在所述控制單元并經(jīng)由所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路的指揮控制下通過所述減速傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明電動(dòng)閥門裝置的閥芯出軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及控制從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述閥門進(jìn)行驅(qū)動(dòng)及控制；所述減速傳動(dòng)裝置用于將所述電動(dòng)機(jī)所輸出的驅(qū)動(dòng)力傳送給所述的閥芯出軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)閥門裝置，其特征在于，所述電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)電路包括緩沖電路、檢測(cè)保護(hù)電路、數(shù)個(gè)光電耦合器組成的隔離電路以及數(shù)個(gè)雙向可控硅組成的開關(guān)電路，其中所述緩沖電路，用于將所述控制單元傳來的信號(hào)進(jìn)行緩沖加強(qiáng)后驅(qū)動(dòng)隔離電路；所述隔離電路，用于接收所述緩沖電路的操控而驅(qū)動(dòng)所述的開關(guān)電路；所述開關(guān)電路，用于接收所述隔離電路的操控而對(duì)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行開、關(guān)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的操作；所述檢測(cè)保護(hù)電路，用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，并將所得信息反饋給所述控制單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)閥門裝置，該裝置包括控制單元、通信接口、電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)單元，也包括傳感器接入端口，各單元部分均安裝于與閥體結(jié)合在一起的保護(hù)罩內(nèi)，其中控制單元作為該裝置的指揮控制中心，能獨(dú)立地或在外部指令的操控下指揮控制其它各個(gè)部分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的閥門的操作控制。采用本發(fā)明技術(shù)方案組成的閥門控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備種類和數(shù)量少、系統(tǒng)造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D3/12GK1807949SQ20061000276
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月25日
發(fā)明者郭彥晨 申請(qǐng)人:郭彥晨, 肖福軍