專利名稱：電動閥門智能控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是電動閥門的智能控制器，特別適用于遠距離，超遠距離和有防爆要求的電動閥門控制。
現(xiàn)有的電動閥門控制器均采用在控制器與電動閥門間，通過一根14芯電纜傳輸有一個組合齒輪和多個限定位開關構成的位移傳感器的信號，并且是直接采用市電傳輸有關的控制信號的方式控制的。多個限定位開關的觸點在動作中容易產(chǎn)生火花，因此，存在著防爆性較差，傳感結(jié)構復雜，控制精度不高，安裝調(diào)試復雜等問題。
本實用新型的目的是提供一種電動閥門的智能控制器，它在解決電動閥門防爆要求的同時，還具有結(jié)構簡單，安裝調(diào)試簡便和控制精度高，抗干擾能力強的特點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的。一種電動閥門智能控制器，它包括帶有蝸桿蝸輪的驅(qū)動裝置、位移限定位傳感器，其特征在于所述的位移限定位傳感器為設在閥門蝸輪上的磁鋼和霍爾元件構成，該控制器中還包括與霍爾元件輸出相連接的單片微機控制電路。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1電動閥門的驅(qū)動裝置和位移限定位傳感器的安裝原理圖。
圖2本實用新型的位移限定位傳感器中的霍爾元件電原理圖。
圖3圖2所述傳感器的輸出波形圖。
圖4本實用新型控制器系統(tǒng)硬件電原理圖。
圖5本實用新型所涉及的程序邏輯框圖。
如
圖1所示的電動閥門的開啟和閉合是通過電機、減速齒輪2驅(qū)動蝸桿3帶動閥門蝸輪4沿著w1、w2所示的軌跡來執(zhí)行。因此，閥門在開啟和閉合的過程中必定存在著一個上止點和一個下止點如圖5、6所示處。通過對該兩點的檢測就可實現(xiàn)對閥門當前工作狀的傳感和控制。
本實用新型所提出的技術方案中，在閥門全閉狀態(tài)時，在閥門蝸輪4所示的7位置處固定一塊小磁鋼，并在5、6位置處設置二只霍爾元件，其霍爾元件采用開關型霍爾元件，其型號可以是UGN-3020、UGN-3075的通用性元件，構成上下止點的傳感檢測，控制精度可達±0.1mm。
當閥門在開啟，閉合過程中，蝸輪上的磁鋼7隨著閥門渦輪4的轉(zhuǎn)動，沿著w1、w2的角速度移動，在磁鋼磁力的作用下，能分別觸通5、6位置處傳感器從而實現(xiàn)了位移限定位的傳感。
附圖2是位移限定位傳感器電原理圖。其上下止點，信號有圖2所示的霍爾元件5的輸出端A用導線與系統(tǒng)硬件電原理圖4的A相連接，從而實現(xiàn)上止點傳感信號的傳輸。同理，下止點信號有圖2所示的霍爾元件6的輸出端B通過導線與系統(tǒng)硬件電原理圖4的B相連接，從而實現(xiàn)下止點傳感信號的傳輸。
針對電動閥門在開啟、閉合過程中，如出現(xiàn)了“過力矩”情況，電動裝置中的過力矩凸輪會分別觸動
圖1所示的8、10處的磁鋼，從而觸發(fā)9、11所示的霍爾元件，其輸出分別有極性保護二極管構成輸出端，圖2“C”，通過傳輸線與系統(tǒng)硬件電原理圖4所示的“C”相連，從而實現(xiàn)“過力矩”的保護。
根據(jù)上述的電動閥門在電機驅(qū)動下作等速轉(zhuǎn)動，因此，閥門從開啟到閉合的時間值是一個相對常量，而微處理器可通過相應程序?qū)崿F(xiàn)對該時間常量與閥門開度間的關系，求得相應的關系值。如某閥門從“0”度(全閉位置到“100％”開度)的時間為5秒，那么，微處理器運行程序就可實現(xiàn)對該時間值和閥門的開度值之間，求得相應數(shù)字化顯示值。
如前所述，某閥門從“0”開度到“100％”，全開度需5秒鐘，那么，設開度的顯示關系是5÷100=0.05秒，也就是每0.05秒時間顯示器應對十進制數(shù)進一位顯示為閥門開啟了1％，從而實現(xiàn)數(shù)字化閥門開閉度的顯示，同理，當電機進行逆向運轉(zhuǎn)，對閥門進行關閉時，每0.05秒時間閥門的開閉度顯示值應減少1％。
綜上所述可以看出，本實用新型的技術方案，是在不改變現(xiàn)有電動閥門傳動裝置的方式為前提，通過改變位移限定位傳感方法來實現(xiàn)的。因而，通用性強，技術可靠，可適應不同口徑閥門和不同開啟閉合的控制需要。在程序中設計了一個功能，具有模糊理論控制功能的程度，實現(xiàn)安裝、調(diào)試簡便、快速且通用，其原理根據(jù)是閥門開閉時間設定一個變量，安裝調(diào)試時，只需設置在調(diào)試狀態(tài)，啟動電機使閥門從“0”度開到“100％”開度的一個操作。該裝置可自動把設值存入程度中，從而實現(xiàn)一次性調(diào)試和適應任何口徑的閥門控制。
下面就圖4所示的控制系統(tǒng)硬件電原理圖進一步詳細說明。
本控制系統(tǒng)的硬件由單片微控制系統(tǒng)的基本模塊、顯示器、鍵盤輸入輸出接芯片所構成。
有關89C51的最小系統(tǒng)構成不再贅述，就有關硬件特殊端口及定義補充說明如下。
反映閥門開閉度結(jié)果和當前工作狀態(tài)有3只LED顯示器組成，其中“100”為全開，“000”為全閉。
采用P1端口直讀鍵值的方式，具有簡化硬件電路結(jié)構和讀鍵程序功能，其鍵號和功能關系如下KD鍵為“暫?！辨I，按動該鍵則閥門停止開啟或閉合，再按一下則繼續(xù)開啟或閉合。
K1鍵定義為“開啟”鍵，按動該鍵，則閥門從當前位置一直開啟到“100％”。
K2鍵定義為“閉合”鍵，按動該鍵，則閥門從當前位置一直閉合到“000”。
K3鍵定義為“逆級開啟”鍵，按該鍵時，定時器按百分比逐漸作增量遞增計數(shù)，同時，數(shù)碼管顯示當前開啟量，釋放該鍵后，電機作正面轉(zhuǎn)動直止到達設定開啟量。
K4鍵定義為“逆級閉合”鍵，其功能與K3鍵相反。
K5鍵定義為“計量”鍵，按該鍵后，閥門從當前狀態(tài)回到“000％”閉合狀態(tài)，再自動控制到“100％”開啟狀態(tài)，程序?qū)ζ湟浴?00％”到“100％”開啟的時間值進行計數(shù)并作出相應換算，并把設時間值存入存儲器內(nèi)作為該閥門開啟、閉合的參量，從而實現(xiàn)對各種類型閥門的檢制要求。
如圖4所示電原理圖的中央微處理器D為89C51，通過P2.4、P2.5端口清零或置位來控制驅(qū)動電機作開啟或關閉閥門的操作。下面舉例說明。
當P2.4輸出高電平時，由同相驅(qū)動器輸出高電平，使光電耦合器Q3得到輸入控制電壓，觸發(fā)光電耦合器Q3導通吸合繼電器J1，實現(xiàn)開啟閥門的操作。
當P2.5輸出高電平時，由同相驅(qū)動器輸出高電平使光電耦合器Q4得到觸發(fā)，光電耦合器Q4導通吸合繼電器J2，實現(xiàn)關閉閥門的操作。
當繼電器J1吸合后，電機正面轉(zhuǎn)動，開啟閥門到全開位置時，設置在閥門蝸輪為的磁鋼7隨著閥門蝸輪的移止與上止點傳感器霍爾元件5的對應點，從而觸發(fā)導通霍爾元件輸出高電平通過信號傳輸電纜輸送到光電耦合器Q2的B端，使同相驅(qū)動器置P2.7端口為高電平微處理器，D1發(fā)生關閉控制電機指令，從而實現(xiàn)閥門的開啟。同理，當電機反向轉(zhuǎn)動，關閉閥門到全閉位置時，設置在閥門蝸輪內(nèi)的磁鋼7隨著閥門蝸桿的轉(zhuǎn)動移止與相對應的下止點傳感霍爾元件6的對應點上，從而觸發(fā)霍爾元件輸出高電平，通過信號傳輸電纜，使光電耦合器Q1得到控制電壓，從而使光耦隔離端導通，通過同相驅(qū)動器置P2.6口為高電平，此時，微處理器發(fā)生關閉控制電機指令，從而實現(xiàn)了閥門的關閉。
當閥門出現(xiàn)“過力矩”狀態(tài)時，電動裝置中的“過力矩”凸輪可分別觸
圖1所示的8、10兩處的磁鋼，從而使圖2所示D端為高電平，使圖4系統(tǒng)硬件電原理圖中的Q5光耦導通，置P2.3口為高電平軟件發(fā)出中斷無條件置P2.4、P2.5為低電平，實現(xiàn)關閉電機的功能，達到“過力矩”的保護。
本實用新型的電動閥門智能控制器的控制程序邏輯框圖有圖5繪出。
它分別有初始化，各標志位的設定和定義，確定顯示緩存區(qū)，暫停處理程序，開始處理程序，閉合處理程序，逐級開啟處理程序，逐級閉合處理程序，計量處理程序，鍵值處理與顯示中斷處理程序所構成。
有關程序的通用部分，不再贅述。
權利要求1.一種電動閥門智能控制器，它包括帶有蝸桿蝸輪的驅(qū)動裝置、位移限定位傳感器，其特征在于所述的位移限定位傳感器為設在閥門蝸輪上的磁鋼和霍爾元件構成，該控制器中還包括與霍爾元件輸出相連接的單片微機控制電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動閥門智能控制器，其特征在于所述的位移限定位傳感器還有二個用于過力矩保護用的磁鋼以及與磁鋼相配合的霍爾元件，該霍爾元件輸出與單片微機控制電路相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電閥門智能控制器，其特征在于所述的單片微機控制電路中與霍爾元件輸出相連的是三個光電耦合器。
專利摘要一種電動閥門智能控制器,它包括:帶有蝸桿蝸輪的驅(qū)動裝置、位移限定位傳感器,其特征在于所述的位移定位傳感器為設在閥門蝸輪上的磁綱和霍爾元件構成,該控制器中還包括與霍爾元件輸出相連接的單純微機控制電路?？刂破鹘鉀Q電動閥門防爆要求的同時,還具有結(jié)構簡單,安裝調(diào)試簡便和控制精度高,抗干擾能力強的特點。
文檔編號F16K31/06GK2440995SQ0025373
公開日2001年8月1日 申請日期2000年10月9日 優(yōu)先權日2000年10月9日
發(fā)明者黃紹棠 申請人:黃紹棠