專利名稱：一種電容式斷線關(guān)閥控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制器，特別涉及一種電容式斷線關(guān)閥控制器。
背景技術(shù)：
水表作為供水企業(yè)與用戶進(jìn)行結(jié)算的唯一計(jì)量器具，在供水系統(tǒng)中起著極其重要的地位，尤其是大口徑水表(簡(jiǎn)稱為大表)的管理，更是舉足輕重，所謂大口徑水表是指公稱口徑50mm以上的水表?，F(xiàn)有的智能IC卡大口徑水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能IC卡技術(shù)對(duì)用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。這與傳統(tǒng)水表一般只具有流量采集和機(jī)械指針顯示用水量的功能相比，是一個(gè)很大的進(jìn)步。一般應(yīng)用于社區(qū)、村莊、企業(yè)等總用水量的計(jì)量。在現(xiàn)有的IC卡大口徑水表斷線關(guān)閥應(yīng)用中，當(dāng)IC卡大口徑水表的外部電源被切斷時(shí)，鎳氫電池會(huì)給斷線關(guān)閥提供電力，以保證斷線關(guān)閥控制器的工作，由于鎳氫電池在放電過程中容易析出大量氫氣，當(dāng)氫氣達(dá)到一定濃度時(shí)，一旦與空氣發(fā)生接觸，就會(huì)發(fā)生爆炸，嚴(yán)重危機(jī)人身和設(shè)備安全，進(jìn)而斷線關(guān)閥控制器也不能正常工作。因此，大口徑卡表應(yīng)該在發(fā)生斷線情況下及時(shí)關(guān)閉閥門，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。所以，如何提供一種電容式斷線關(guān)閥控制器，能夠解決上述技術(shù)問題，成為亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何提供一種斷線關(guān)閥控制器，保障在外部電源被切斷的情況下，閥門能自動(dòng)關(guān)閉。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種斷線關(guān)閥控制器，包括超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元和關(guān)閥控制邏輯電路單元；其中，所述超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元串聯(lián)，所述關(guān)閥控制邏輯電路單元與所述繼電器控制回路單元連接。優(yōu)選地,進(jìn)一步包括充電指示單元,與所述超級(jí)電容充電電路單元連接。優(yōu)選地，所述超級(jí)電容為法拉電容。優(yōu)選地，輸入電壓介于7. 5至12V之間；充電電壓為4. 2V。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于本實(shí)用新型提供的一種斷線關(guān)閥控制器是基于超級(jí)電容儲(chǔ)能備電原理，平時(shí)由卡表供電源向超級(jí)電容充電，當(dāng)發(fā)生斷線致使供電中斷時(shí)，由超級(jí)電容向負(fù)載放電，其放電能量足可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉閥門，因此，本實(shí)用新型提供的斷線關(guān)閥控制器，在保障在外部電源被切斷的情況下，閥門能自動(dòng)關(guān)閉；而且提高了斷線關(guān)閥控制器的安全性。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型提供的一種電容式斷線關(guān)閥控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將接合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請(qǐng)參考圖1所示，圖1是本實(shí)用新型提供的一種電容式斷線關(guān)閥控制器的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)用新型提供的斷線關(guān)閥控制器，包括超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元和關(guān)閥控制邏輯電路單元；其中，所述超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元串聯(lián)，所述關(guān)閥控制邏輯電路單元與所述繼電器控制回路單元連接。本實(shí)用新型的工作原理是在IC卡大口徑水表直流電源正常供電時(shí)，向斷線關(guān)閥控制器提供一個(gè)VIN=+12V電壓。該電壓使繼電器吸合并通過觸點(diǎn)接通采集器控閥信號(hào)，使得采集器對(duì)電動(dòng)閥進(jìn)行開關(guān)閥操作。與此同時(shí)，VIN電壓通過超級(jí)電容充電電路向兩個(gè)串聯(lián)的電容充電，充電壓為4. 2V，充電電流限制在1A，充電時(shí)間由電容量、充電流和充電壓共同決定。對(duì)于110法拉電容器，充電時(shí)間大約為420秒。在充電過程中，如果電容器電壓達(dá)到LED門限值(約1. 6V)，LED燈點(diǎn)亮。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，LED燈熄滅，表示電容器電壓已充至
4.2V，同時(shí)充電停止。電容器在備用狀態(tài)下會(huì)自然放電，只要低于放電門限，充電電路自動(dòng)打開并再次充電。在充電過程中，超級(jí)電容升壓電路處于關(guān)閉狀態(tài)，僅消耗很小的漏電流。當(dāng)VIN電源斷線或短路時(shí)，由于繼電器無電而釋放，此時(shí)繼電器觸點(diǎn)斷開采集器的控閥回路，而接通斷線關(guān)閥控制器的關(guān)閥控制邏輯單元，所述關(guān)閥控制邏輯單元根據(jù)下述三個(gè)條件判斷是否執(zhí)行關(guān)閥操作。1、輸入電壓失電，VIN=O ；2、當(dāng)前閥門處于開閥狀態(tài)，開閥狀態(tài)信號(hào)VOPS=O,關(guān)閥閥狀態(tài)信號(hào)VCLS=I ；3、電容器電壓已充滿，充電指示CHRG=1。如果以上三個(gè)條件均符合，則超級(jí)電容升壓電路單元被打開，將電容器電壓4. 2V升至+12V輸出，通過繼電器控制回路接通閥電機(jī)進(jìn)行關(guān)閥操作。關(guān)閥到位后，自動(dòng)關(guān)閉超級(jí)電容升壓電路單元，使升壓電路輸出為0V。當(dāng)VIN電壓恢復(fù)正常后，以上工作過程重新開始。當(dāng)電源失電并進(jìn)行一次關(guān)閥操作后，如果電源恢復(fù)正常，斷線關(guān)閥控制器將不能進(jìn)行開閥操作，這需要由IC卡大口徑水表的控制器重新下發(fā)開閥指令。所述超級(jí)電容充電電路單元是由LTC4002-4. 2鋰電池專用開關(guān)充電芯片和外接PMOS管組成。該充電芯片具有寬輸入電壓(4. 7 20V)，恒壓(4. 2V)/恒流(I 1. 2A)充電特性，并具有限流、欠壓和過熱保護(hù)，非常適合向電容器充電。[0024]所述電容器是采用2只2.3V/220F串聯(lián)為耐壓4.6V/110F,或2只2.3V/470F串聯(lián)為耐壓4.6V/235F，這兩組電容均可以滿足驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥的電流要求。所述超級(jí)電容升壓電路單元是通過MAX668開關(guān)電源芯片和NMOS管構(gòu)成，能將低至2V電壓升至12V，最大輸出電流可達(dá)2A。更大電流輸出可通過選擇大功率的MOS管實(shí)現(xiàn)。所述關(guān)閥控制邏輯單元是通過D觸發(fā)器、電壓比較器和或門構(gòu)成。其中D觸發(fā)器用于閥位狀態(tài)；比較器用于檢測(cè)VIN電壓；或門用于將檢測(cè)的閥位和電壓信號(hào)相或后，通過MOS管控制MAX668打開或關(guān)閉。所述繼電器控制回路單元，用于接通或斷開控閥回路。在正常供電情況下，由于繼電器得電吸合，所以斷線關(guān)閥回路斷開，而采集器控閥回路接通。在斷線失電情況下，由于繼電器失電釋放，所以斷線關(guān)閥回路接通，而采集器控閥回路斷開。這樣，保證無論是正常開關(guān)閥還是斷線關(guān)閥操作，均不會(huì)產(chǎn)生任何影響。關(guān)閥控制邏輯單元在執(zhí)行關(guān)閥操作時(shí)需要檢測(cè)閥位狀態(tài)，以保證在開閥狀態(tài)時(shí)進(jìn)行關(guān)閥操作，而在關(guān)閥狀態(tài)時(shí)不進(jìn)行操作。閥位檢測(cè)是由JK觸發(fā)器(采用D觸發(fā)器)構(gòu)成，通過關(guān)閥信號(hào)及充電信號(hào)置位D觸發(fā)器，使Q端輸出為1，禁止進(jìn)行關(guān)閥操作；而通過開閥信號(hào)復(fù)位D觸發(fā)器，使Q端輸出為0，允許進(jìn)行關(guān)閥操作。電壓檢測(cè)是通過一個(gè)比較器進(jìn)行，參考電壓為1.34V。當(dāng)輸入電壓高于IlV以上時(shí)，比較器輸出為高電平，否則輸出為低電平。在比較器輸出為低電平時(shí)，如果D觸發(fā)器輸出也為低電平，通過或門打開升壓電路。當(dāng)電源失電并進(jìn)行一次關(guān)閥操作后，如果電源恢復(fù)正常，控制器將不能進(jìn)行開閥操作，這需要由卡控制器重新下發(fā)開閥指令。超級(jí)電容充電電路可以是LTC4002-4.2鋰電池專用開關(guān)充電芯片和外接PMOS管。該充電芯片具有寬輸入電壓(4.7 20V)，恒壓(4.2V)/恒流(I 1.2A)充電特性，并具有限流、欠壓和過熱保護(hù)，非常適合向電容器充電。電容器可以采用2只2.3V/220F串聯(lián)為耐壓4.6V/110F,或2只2.3V/470F串聯(lián)為耐壓4.6V/235F，這兩組電容均可以滿足驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥的電流要求。超級(jí)電容電壓可以是MAX668開關(guān)電源芯片和NMOS管，能將低至2V電壓升至12V，最大輸出電流可達(dá)2A。更大電流輸出可通過選擇大功率的MOS管實(shí)現(xiàn)。關(guān)閥邏輯控制單元可以是D觸發(fā)器、電壓比較器和或門。其中D觸發(fā)器用于閥位狀態(tài)；比較器用于檢測(cè)VIN電壓；或門用于將檢測(cè)的閥位和電壓信號(hào)相或后，通過MOS管控制MAX668打開或關(guān)閉。繼電器控制回路單元用于接通或斷開控閥回路。在正常供電情況下，由于繼電器得電吸合，所以斷線關(guān)閥回路斷開，而采集器控閥回路接通。在斷線失電情況下，由于繼電器失電釋放，所以斷線關(guān)閥回路接通，而采集器控閥回路斷開。這樣，保證無論是正常開關(guān)閥還是斷線關(guān)閥操作，均不會(huì)產(chǎn)生任何影響。本實(shí)用新型提供的斷線關(guān)閥控制器，進(jìn)一步包括:充電指示單元，用于對(duì)超級(jí)電容充電電路進(jìn)行充電。該控制器是基于超級(jí)電容儲(chǔ)能備電原理，平時(shí)由卡表供電源向超級(jí)電容充電，當(dāng)發(fā)生斷線致使供電中斷時(shí)，由超級(jí)電容向負(fù)載放電，其放電能量足可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉閥門。本實(shí)用新型可以通過采用超級(jí)電容，S卩:法拉電容，代替鎳氫電池。法拉電容與鋰電池相比，功率比高，大電流放電特性好、可反復(fù)充放電、使用壽命長(zhǎng)、安全環(huán)保。本實(shí)用新型提供的一種斷線關(guān)閥控制器的輸入電壓介于7. 5至12V之間；充電電壓可以為4. 2V。本實(shí)用新型采用輸入電壓7.5 12V，充電電壓4. 2V，因此在相同電容量時(shí)，可減少單體電容器串、并數(shù)量，有利于降低成本、減少體積，并能在輸入電壓較低的情況下，保證正常充電。本實(shí)用新型提供的一種斷線關(guān)閥控制器是基于超級(jí)電容儲(chǔ)能備電原理，平時(shí)由卡表供電源向超級(jí)電容充電，當(dāng)發(fā)生斷線致使供電中斷時(shí)，由超級(jí)電容向負(fù)載放電，其放電能量足可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)閉閥門，因此，本實(shí)用新型提供的斷線關(guān)閥控制器，在保障在外部電源被切斷的情況下，閥門能自動(dòng)關(guān)閉；而且提高了斷線關(guān)閥控制器的安全性。以上所述僅為本實(shí)用新型提供的一種斷線關(guān)閥控制器的優(yōu)選實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。該實(shí)施例中的部件數(shù)量并不局限于實(shí)施例中所采用的方式，任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種斷線關(guān)閥控制器，其特征在于，包括:超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元、關(guān)閥控制邏輯電路單元以及電容器；其中，所述電容器設(shè)置在所述超級(jí)電容充電電路單元與所述超級(jí)電容升壓電路單元之間；所述超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元串聯(lián)，所述關(guān)閥控制邏輯電路單元與所述繼電器控制回路單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的斷線關(guān)閥控制器，其特征在于，進(jìn)一步包括:充電指示單元，與所述超級(jí)電容充電電路單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的斷線關(guān)閥控制器，其特征在于，所述電容器為法拉電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的斷線關(guān)閥控制器，其特征在于，所述電容器為多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的斷線關(guān)閥控制器，其特征在于，輸入電壓介于7.5至12V之間；充電電壓為4.2V。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種斷線關(guān)閥控制器，包括超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元和關(guān)閥控制邏輯電路單元；其中，所述超級(jí)電容充電電路單元、超級(jí)電容升壓電路單元、繼電器控制回路單元串聯(lián)，所述關(guān)閥控制邏輯電路單元與所述繼電器控制回路單元連接，保障在外部電源被切斷的情況下，閥門能自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)而提高斷線關(guān)閥控制器的安全性。
文檔編號(hào)F16K31/04GK202914856SQ201220613058
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者楊留印, 趙秀麗, 楊光 申請(qǐng)人:北京華運(yùn)電利載波技術(shù)有限公司