專利名稱：一種氣路控制裝置和氣路控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣裝置及氣路控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氣路控制裝置和氣路控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣路控制裝置設(shè)計(jì)旨在服務(wù)于氣路控制領(lǐng)域中的各種充氣實(shí)體，如高電壓工程中常見的充氣實(shí)體，以保障其可靠運(yùn)行。根據(jù)充氣實(shí)體或其他充氣實(shí)體對(duì)于其內(nèi)部氣體各項(xiàng)參數(shù)的要求，使用氣路控制裝置，設(shè)計(jì)氣路控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣、保壓、放氣處理的可靠控制?，F(xiàn)有的氣路控制裝置由于使用電動(dòng)閥作為執(zhí)行器，開或關(guān)動(dòng)作的完成需要較長的時(shí)間，致使裝置的控制靈敏度不高。同時(shí)，電動(dòng)閥的體積較大且較為笨重。另外，現(xiàn)有氣路控制裝置中的主要器件使用交流電供電，使用隔離變壓器來抑制干擾電壓，而隔離變壓器同樣很笨重。除此之外，現(xiàn)有氣路控制裝置無法直接手動(dòng)充、放氣，給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來不便。此夕卜，采用現(xiàn)有氣路控制裝置的氣路控制系統(tǒng)存在有監(jiān)控不夠智能化和不能實(shí)現(xiàn)充氣自動(dòng)化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷·，本發(fā)明的目的在于提供一種氣路控制裝置，旨在解決現(xiàn)有氣路控制裝置存在的控制靈敏度不高、較為笨重、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試不方便的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣路控制裝置，包括智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、排氣接頭、放氣接頭、充氣接頭、氣源接頭、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭，充氣電磁閥的入口端連接到氣源接頭，充氣電磁閥的出口端連接到T型三通接頭的一個(gè)端口，T型三通接頭的另一個(gè)端口連接到壓力變送器，另一個(gè)端口連接到充氣接頭，放氣電磁閥的入口端連接到放氣接頭，放氣電磁閥的出口端連接到排氣接頭，控制電路分別與智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、電源、放氣電磁閥、充氣電磁閥相連接，用于從智能表頭獲得控制信息，還用于接收上位機(jī)或放氣按鈕發(fā)來的放氣控制命令，根據(jù)放氣控制命令控制放氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行放氣操作，還用于接收上位機(jī)的充氣控制命令，并根據(jù)充氣控制命令分別控制充氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行充氣操作，壓力變送器分別與電源、智能表頭相連接，用于將外部的充氣實(shí)體的氣壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)并傳遞給智能表頭，智能表頭分別與電源、壓力變送器、控制電路相連接，用于將壓力變送器傳來的氣壓測(cè)量值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的氣壓測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)傳遞給控制電路實(shí)時(shí)處理，電源用于為智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥以及壓力變送器供電。電源是直流電源，在其內(nèi)部的交流輸入側(cè)安裝有濾波器?？刂齐娐钒ㄎ⒖刂破?、充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、第一電平轉(zhuǎn)換單元、以及第二電平轉(zhuǎn)換單元，微控制器用于接收來自于上位機(jī)的充氣控制命令，產(chǎn)生充氣控制脈沖，并將充氣控制脈沖傳送到充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與充氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的充氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)充氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉，微控制器還用于接收來自于上位機(jī)或放氣按鈕的放氣控制命令，產(chǎn)生放氣控制脈沖，并將放氣控制脈沖傳送到放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與放氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的放氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)放氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉，第一電平轉(zhuǎn)換單元與智能表頭相連，用于實(shí)現(xiàn)智能表頭與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配，第二電平轉(zhuǎn)換單元與光纖轉(zhuǎn)接頭相連，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配?？刂齐娐放c上位機(jī)通信過程中的信息是以光信號(hào)的形式傳遞，并由光纖轉(zhuǎn)接頭完成光信號(hào)與電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，控制信息包括氣壓測(cè)量值、設(shè)定值、回差值。本裝置還包括機(jī)殼，用于容納智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭。通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果:(I)控制靈敏度高:本發(fā)明氣路控制裝置的執(zhí)行器使用電磁閥。電磁閥是利用電磁線圈產(chǎn)生的電磁力來拉動(dòng)閥芯，從而改變閥體的通斷。線圈斷電，閥芯就依靠彈簧的壓力退回。電磁閥開或關(guān)動(dòng)作時(shí)間較短，一般在幾十毫秒。因此，氣路控制裝置使用電磁閥作為執(zhí)行器，控制靈敏度明顯提高。(2)體積較小:一方面本發(fā)明氣路控制裝置的執(zhí)行器采用的是電磁閥，而電磁閥的體積較電動(dòng)閥小得多；另一方面，該本發(fā)明氣路控制裝置的主要器件都采用直流電供電，直流電源的交流側(cè)安裝了濾波器來抑制干擾電壓，而濾波器的體積較隔離變壓器小很多。(3)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便:本發(fā)明氣路控制裝置的面板上增加了放氣按鈕，所選的智能表頭帶有按鍵。通過手動(dòng)操作智能表頭上的按鍵以及放氣按鈕，可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)充氣、自動(dòng)補(bǔ)氣、放氣功能。同時(shí)，智能表頭的LED顯示屏上可顯示氣壓的當(dāng)前值、設(shè)定值。因此，該氣路控制裝置現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試非常方便。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種氣路控制系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有氣路控制系統(tǒng)存在監(jiān)控不夠智能化和不能實(shí)現(xiàn)充氣自動(dòng)化的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣路控制系統(tǒng)，包括氣路控制裝置、光纖、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、上位機(jī)、氣源、以及充氣實(shí)體，氣路控制裝置包括智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、排氣接頭、放氣接頭、充氣接頭、氣源接頭、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭，上位機(jī)與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連，光纖的一端與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連，另一端與氣路控制裝置的光纖轉(zhuǎn)接頭相連，氣路控制裝置的氣源接頭與氣源相連，充氣接頭與充氣實(shí)體的進(jìn)氣口相連，放氣接頭與充氣實(shí)體的出氣口相連，排氣接頭直接連通大氣，上位機(jī)通過光纖與氣路控制裝置相連，以遠(yuǎn)程控制氣路控制裝置，完成對(duì)充氣實(shí)體內(nèi)氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及對(duì)充氣氣壓值進(jìn)行設(shè)定、充氣或放氣操作，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接在上位機(jī)與氣路控制裝置之間，以實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與串口信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以及光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，氣源與充氣電磁閥的入口相連，充氣電磁閥的入口端連接到氣源接頭，充氣電磁閥的出口端 連接到T型三通接頭的一個(gè)端口，T型三通接頭的另一個(gè)端口連接到壓力變送器，另一個(gè)端口連接到充氣接頭，放氣電磁閥的入口端連接到放氣接頭，放氣電磁閥的出口端連接到排氣接頭，控制電路分別與智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、電源、放氣電磁閥、充氣電磁閥相連接，用于從智能表頭獲得控制信息，還用于接收上位機(jī)或放氣按鈕發(fā)來的放氣控制命令，根據(jù)放氣控制命令控制放氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行放氣操作，還用于接收上位機(jī)的充氣控制命令，并根據(jù)充氣控制命令分別控制充氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行充氣操作，壓力變送器分別與電源、智能表頭相連接，用于將外部的充氣實(shí)體的氣壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)并傳遞給智能表頭，智能表頭分別與電源、壓力變送器、控制電路相連接，用于將壓力變送器傳來的氣壓測(cè)量值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的氣壓測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)傳遞給控制電路實(shí)時(shí)處理，電源用于為智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥以及壓力變送器供電，充氣實(shí)體與充氣電磁閥、放氣電磁閥、壓力變送器連接，其中充氣電磁閥、放氣電磁閥作為充氣實(shí)體氣體進(jìn)出的控制部件，壓力變送器用于對(duì)充氣實(shí)體的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。上位機(jī)與氣路控制裝置之間的通信方式采用的是串口通信，且通信的信息是以光信號(hào)的形式相互傳遞。電源是直流電源，在其內(nèi)部的交流輸入側(cè)安裝有濾波器。控制電路包括微控制器、充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、第一電平轉(zhuǎn)換單元、以及第二電平轉(zhuǎn)換單元，微控制器用于接收來自于上位機(jī)的充氣控制命令，產(chǎn)生充氣控制脈沖，并將充氣控制脈沖傳送到充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與充氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的充 氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)充氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉，微控制器還用于接收來自于上位機(jī)或放氣按鈕的放氣控制命令，產(chǎn)生放氣控制脈沖，并將放氣控制脈沖傳送到放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與放氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的放氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)放氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉，第一電平轉(zhuǎn)換單元與智能表頭相連，用于實(shí)現(xiàn)智能表頭與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配，第二電平轉(zhuǎn)換單元與光纖轉(zhuǎn)接頭相連，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配。通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果:( I)監(jiān)控智能化:上位機(jī)與氣路控制裝置可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，一方面能在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示充氣實(shí)體內(nèi)部氣壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣實(shí)體內(nèi)部氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控；另一方面還可以給氣路控制裝置發(fā)控制命令，完成充氣、放氣等操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。(2)充氣自動(dòng)化:在上位機(jī)上設(shè)定好充氣氣壓后，氣路控制裝置便自動(dòng)開始給充氣實(shí)體充氣直到氣壓達(dá)到設(shè)定值。另外，如果充氣實(shí)體由于氣密性有限，在工作一定時(shí)間后，內(nèi)部氣壓低于充氣實(shí)體正常工作所要求的氣壓范圍，氣路控制裝置能對(duì)其自動(dòng)補(bǔ)氣，當(dāng)氣壓回到正常范圍內(nèi)時(shí)，補(bǔ)氣自動(dòng)停止。


圖1是本發(fā)明氣路控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明氣路控制裝置的電氣連接示意圖。圖3是本發(fā)明氣路控制裝置中控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明氣路控制系統(tǒng)的連接示意圖。
圖中:1.氣路控制裝置；2.光纖；3.信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；4.上位機(jī)；5.氣源；6.充氣實(shí)體；101.智能表頭；102.放氣按鈕；103.光纖轉(zhuǎn)接頭；104.控制電路；105.電源；106.抽氣風(fēng)扇；107.排氣接頭；108.放氣接頭；109放氣電磁閥；110充氣接頭；111.氣源接頭；112.充氣電磁閥；113.壓力變送器；114.T型三通接頭T型三通接頭；115.機(jī)殼；1041.微控制器；1042.充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路；1043.放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路；1044.第一電平轉(zhuǎn)換單元；1045.第二電平轉(zhuǎn)換單元。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。需要注意的是，圖1是假設(shè)氣路控制裝置的上蓋板和后蓋板為透明的所畫出的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4中的箭頭表示的是氣體的流向，并以充氣實(shí)體為充氣實(shí)體充氣作為實(shí)例，圖1和圖4中的虛線所示是氣管。如圖1所示，本發(fā)明的氣路控制裝置I包括智能表頭101、放氣按鈕102、光纖轉(zhuǎn)接頭103、控制電路104、電源105、抽氣風(fēng)扇106、排氣接頭107、放氣接頭108、放氣電磁閥109、充氣接頭110、氣源接頭111、充氣電磁閥112、壓力變送器113、T型三通接頭T型三通接頭114、以及機(jī)殼115。充氣電磁閥112的入口端通過氣管連接到氣源接頭111 ;充氣電磁閥112的出口端連接到T型三通接頭T型三通接頭114的一個(gè)端口。T型三通接頭114的另兩個(gè)端口一個(gè)連接到壓力變送器113·，另一個(gè)通過氣管連接到充氣接頭110。放氣電磁閥109的入口端通過氣管連接到放氣接頭108 ;放氣電磁閥的出口端通過氣管連接到排氣接頭107。以上便是本發(fā)明氣路控制裝置內(nèi)部的氣路連接。圖2是本發(fā)明氣路控制裝置I的主要器件的電氣連接示意圖。控制電路104分別與智能表頭101、放氣按鈕102、光纖轉(zhuǎn)接頭103、電源105、放氣電磁閥109、充氣電磁閥112相連接?？刂齐娐?04由電源105來供電；控制電路104與智能表頭101之間進(jìn)行通信，用于從智能表頭101獲得控制信息，在本實(shí)施方式中，控制信息包括氣壓測(cè)量值、設(shè)定值、回差值；控制電路104還用于接收上位機(jī)4或放氣按鈕102發(fā)來的放氣控制命令，并根據(jù)放氣控制命令控制放氣電磁閥109的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行放氣操作，控制電路104與上位機(jī)4通信過程中的信息是以光信號(hào)的形式傳遞，由光纖轉(zhuǎn)接頭103完成光信號(hào)與電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換；控制電路104還用于接收上位機(jī)4的充氣控制命令，并根據(jù)充氣控制命令分別控制充氣電磁閥112的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行充氣操作。壓力變送器113分別與電源105、智能表頭101相連接。壓力變送器113由電源105供電；壓力變送器113將外部的充氣實(shí)體6的氣壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)并傳遞給智能表頭101。在本發(fā)明中，充氣實(shí)體6是氣路控制裝置I的控制對(duì)象，充氣實(shí)體6在使用過程中，需要在其內(nèi)部充入一定氣壓的氣體才能正常工作，充氣實(shí)體6具體是例如高電壓工程領(lǐng)域的各種氣體絕緣開關(guān)。智能表頭101分別與電源105、壓力變送器113、控制電路104相連接。智能表頭101由電源105供電；智能表頭101內(nèi)嵌的芯片將壓力變送器113傳來的氣壓測(cè)量值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的氣壓測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)傳遞給控制電路104，以便于控制電路104的實(shí)時(shí)處理。抽氣風(fēng)扇106由電源105供電，主要的功能是及時(shí)抽走氣路控制裝置I內(nèi)部的有害氣體，且增加了裝置內(nèi)部空氣的流動(dòng)，有利于散熱，從而延長裝置的使用壽命。電源105是直流電源，用于為智能表頭101、放氣按鈕102、光纖轉(zhuǎn)接頭103、控制電路104、抽氣風(fēng)扇106、放氣電磁閥109、充氣電磁閥112以及壓力變送器113供電，在其內(nèi)部的交流輸入側(cè)安裝了濾波器(未示出)，可有效抑制各種浪涌電壓，并提高電源105的供電可靠性。圖3是控制電路的結(jié)構(gòu)框圖，其包括微控制器1041、充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1042、放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1043、第一電平轉(zhuǎn)換單元1044、以及第二電平轉(zhuǎn)換單元1045。微控制器1041是控制電路的核心，用于接收來自于上位機(jī)4的充氣控制命令，產(chǎn)生充氣控制脈沖，并將充氣控制脈沖傳送到充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1042。充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1042與充氣電磁閥112相連，用于將來自微控制器1041的充氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)充氣電磁閥112閥門打開或關(guān)閉。微控制器1041還用于接收來自于上位機(jī)4或放氣按鈕102的放氣控制命令，產(chǎn)生放氣控制脈沖,并將放氣控制脈沖傳送到放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1043。放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路1043與放氣電磁閥109相連，用于將來自微控制器1041的放氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)放氣電磁閥109閥門打開或關(guān)閉。第一電平轉(zhuǎn)換單元1044與智能表頭101相連，以實(shí)現(xiàn)智能表頭101與微控制器1041通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配。第二電平轉(zhuǎn)換單元1045與光纖轉(zhuǎn)接頭103相連，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)I與微控制器1041通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配。如圖4所示，本發(fā)明的氣路控制系統(tǒng)包括上述的氣路控制裝置1、光纖2、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3、上位機(jī)4、氣源5、以及充氣實(shí)體6。上位機(jī)4的USB 口通過電線與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3相連。光纖2的一端與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3相連，光纖2的另一端與氣路控制裝置I的光纖轉(zhuǎn)接頭103相連。氣路控制裝置I的氣源接頭111通過氣管與氣源5相連；氣路控制裝置I的充氣接頭110與充氣實(shí)體6的進(jìn)氣口相連；氣路控制裝置I的放氣接頭108與充氣實(shí)體6的出氣口相連；氣路控制裝置I的排氣接頭107直接連通大氣。上位機(jī)4通過光纖2與氣路控制裝置I相連，能與其通信，從而遠(yuǎn)程控制整個(gè)氣路控制裝置1，完成對(duì)充氣實(shí)體6內(nèi)氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及對(duì)充氣氣壓值進(jìn)行設(shè)定、充氣或放氣等操作。上位機(jī)4與氣路控制裝置I之間的通信方式采用的是串口通信，且信息是以光信號(hào)的形式相互傳遞。因?yàn)樯衔粰C(jī)4與氣路控制裝置I之間的距離較長，使用光信號(hào)傳遞，可有效抵抗電磁干擾，提高通信的可靠性。信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊3接在上位機(jī)4與氣路控制裝置I之間，主要有兩個(gè)功能:一是實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與串口信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；二是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。

氣源5與氣路控制裝置I的氣源接頭111即充氣電磁閥112的入口相連。充氣電磁閥112的出口與一個(gè)T型三通接頭T型三通接頭115相連。T型三通接頭115的另兩端分別連著充氣實(shí)體6和壓力變送器113。由于壓力變送器113與充氣實(shí)體6之間的氣路都是相通的，因而壓力變送器113能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)得充氣實(shí)體6內(nèi)部的實(shí)際氣壓。壓力變送器113在電路上與智能表頭101相連，將氣壓值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)傳遞給智能表頭101，智能表頭101再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)在其內(nèi)部寄存器中。智能表頭101將壓力變送器113傳來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并與控制電路104進(jìn)行通信，將氣壓的設(shè)定值、測(cè)量值及回差值實(shí)時(shí)地傳給控制電路104，以便于控制電路104的實(shí)時(shí)處理，及時(shí)控制充、放氣電磁閥的狀態(tài)，以完成充、放氣操作和使充氣實(shí)體6內(nèi)部的氣壓保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。利用智能表頭101面板上的按鍵，可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，諸如氣壓的設(shè)定值、回差值、通信波特率等。另外，智能表頭101上帶有雙四位LED顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示壓力的設(shè)定值和測(cè)量值，利于現(xiàn)場(chǎng)操作?？刂齐娐?04主要有兩方面的作用:一方面與上位機(jī)4及智能表頭101通信,獲取氣壓測(cè)量值等信息；另一方面，控制充、放氣電磁閥112和109的開、斷狀態(tài)以完成充氣或放氣控制命令。除此之外，控制電路可接收放氣按鈕102發(fā)來的放氣控制命令，執(zhí)行放氣操作。上位機(jī)4通過光纖2傳來的光信號(hào)經(jīng)過光纖轉(zhuǎn)接頭103轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，控制電路104就接收到了上位機(jī)4的信息；控制電路104給上位機(jī)4發(fā)信息，先由光纖轉(zhuǎn)接頭103將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再通過光纖2傳遞給上位機(jī)4。這兩個(gè)過程就完成了上位機(jī)4與控制電路104之間的信息交換?？刂齐娐?04與智能表頭101之間的通信采用的是串口通信。由于兩者之間的距離較短，因而信息采用電信號(hào)的形式相互傳遞。

放氣電磁閥109的入口端與充氣實(shí)體6的放氣口相連。放氣電磁閥109的出口端與排氣接頭107相連，排氣接頭107直接通向大氣。放氣電磁閥109是常閉的，在不得電時(shí)放氣電磁閥109閥門為關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)要放氣時(shí)，控制電路104使放氣電磁閥109得電，從而放氣電磁閥109的閥門打開,將充氣實(shí)體6內(nèi)部的氣體放掉。充氣實(shí)體6是氣路控制裝置I的監(jiān)測(cè)與控制對(duì)象。充氣實(shí)體6在氣路上與充氣電磁閥112、放氣電磁閥109、壓力變送器113連接，其中充氣電磁閥112、放氣電磁閥109作為充氣實(shí)體6氣體進(jìn)出的控制部件，而氣路上所連接壓力變送器4是對(duì)充氣實(shí)體6氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的部件。下面進(jìn)一步說明本氣路控制系統(tǒng)的主要功能的工作原理:(I)充氣。充氣電磁閥112是常閉的，所以未通電時(shí)，充氣電磁閥112閥門是關(guān)閉的。氣路控制裝置I通電后，上位機(jī)4與氣路控制裝置I (即控制電路104)進(jìn)行通信，設(shè)定充氣氣壓值、回差值。壓力變送器113將采集的充氣實(shí)體6內(nèi)部實(shí)際氣壓值的電信號(hào)傳遞給智能表頭101，智能表頭101再將氣壓測(cè)量值實(shí)時(shí)地傳給控制電路104，控制電路104進(jìn)行計(jì)算、比較。若氣壓的測(cè)量值小于充氣實(shí)體6工作氣壓閾值下限(工作氣壓閾值下限=氣壓設(shè)定值一回差值)，控制電路104使充氣電磁閥112的閥門打開，不斷給充氣實(shí)體6充氣。若氣壓的測(cè)量值大于氣壓設(shè)定值，則控制電路104使充氣電磁閥112閥門關(guān)閉，充氣結(jié)束。電磁閥的動(dòng)作非常靈敏，因而不會(huì)明顯的出現(xiàn)過充(即實(shí)際所充氣壓高于設(shè)置值)現(xiàn)象。(2)自動(dòng)補(bǔ)氣。氣路控制裝置I在給充氣實(shí)體6充完氣后，充氣實(shí)體6因?yàn)樽陨須饷苄杂邢?，?nèi)部氣壓在一段時(shí)間后會(huì)低于工作氣壓閾值下限。此時(shí)，控制電路104使充氣電磁閥112打開，給充氣實(shí)體6補(bǔ)氣。當(dāng)充氣實(shí)體6內(nèi)部氣壓回到設(shè)定值以上時(shí)，控制電路104使充氣電磁閥112關(guān)閉，補(bǔ)氣停止。這樣，就保證了充氣實(shí)體6內(nèi)部的氣壓始終處在一定范圍內(nèi)。(3)放氣。當(dāng)要把充氣實(shí)體6內(nèi)的氣體放掉，可有兩種操作方式:一種是上位機(jī)6給氣路控制裝置I (即控制電路104)發(fā)一個(gè)放氣操作命令，控制電路104使放氣電磁閥109的閥門打開，此時(shí)充氣電磁閥112的閥門是關(guān)閉的，這樣氣體就從排氣接頭107自動(dòng)排入了大氣當(dāng)中；另一種是按下放氣按鈕102，給控制電路104發(fā)一個(gè)放氣控制命令，同樣可使放氣電磁閥109閥門打開，達(dá)到放氣目的。(4)氣壓監(jiān)測(cè)。壓力變送器113實(shí)時(shí)檢測(cè)充氣實(shí)體6內(nèi)部實(shí)際氣壓值并將信號(hào)反饋給智能表頭101，智能表頭101可顯示該實(shí)際氣壓值，同時(shí)將實(shí)際氣壓值傳遞給控制電路104，控制電路可將其反饋給上位機(jī)7在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。(5)充氣氣壓值的設(shè)定。一方面可以通過智能表頭101上的按鍵對(duì)充氣氣壓進(jìn)行設(shè)定，另一方面可通過上位機(jī)6給氣路控制裝置I (即控制電路104)發(fā)充氣氣壓設(shè)定命令來完成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種氣路控制裝置，包括智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、排氣接頭、放氣接頭、充氣接頭、氣源接頭、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭， 充氣電磁閥的入口端連接到氣源接頭； 充氣電磁閥的出口端連接到T型三通接頭的一個(gè)端口 ； T型三通接頭的另一個(gè)端口連接到壓力變送器，另一個(gè)端口連接到充氣接頭； 放氣電磁閥的入口端連接到放氣接頭； 放氣電磁閥的出口端連接到排氣接頭； 控制電路分別與智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、電源、放氣電磁閥、充氣電磁閥相連接，用于從智能表頭獲得控制信息，還用于接收上位機(jī)或放氣按鈕發(fā)來的放氣控制命令，根據(jù)放氣控制命令控制放氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行放氣操作，還用于接收上位機(jī)的充氣控制命令，并根據(jù)充氣控制命令分別控制充氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行充氣操作； 壓力變送器分別與電源、智能表頭相連接，用于將外部的氣體開關(guān)的氣壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)并傳遞給智能表頭； 智能表頭分別與電源、壓力變送器、控制電路相連接，用于將壓力變送器傳來的氣壓測(cè)量值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的氣壓測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)傳遞給控制電路實(shí)時(shí)處理； 電源用于為智能表頭、放 氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥以及壓力變送器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣路控制裝置，其特征在于，電源是直流電源，在其內(nèi)部的交流輸入側(cè)安裝有濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣路控制裝置，其特征在于， 控制電路包括微控制器、充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、第一電平轉(zhuǎn)換單元、以及第二電平轉(zhuǎn)換單元； 微控制器用于接收來自于上位機(jī)的充氣控制命令，產(chǎn)生充氣控制脈沖，并將充氣控制脈沖傳送到充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路； 充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與充氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的充氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)充氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉； 微控制器還用于接收來自于上位機(jī)或放氣按鈕的放氣控制命令，產(chǎn)生放氣控制脈沖，并將放氣控制脈沖傳送到放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路； 放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與放氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的放氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)放氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉； 第一電平轉(zhuǎn)換單元與智能表頭相連，用于實(shí)現(xiàn)智能表頭與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配； 第二電平轉(zhuǎn)換單元與光纖轉(zhuǎn)接頭相連，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣路控制裝置，其特征在于， 控制電路與上位機(jī)通信過程中的信息是以光信號(hào)的形式傳遞，并由光纖轉(zhuǎn)接頭完成光信號(hào)與電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換；控制信息包括氣壓測(cè)量值、設(shè)定值、回差值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣路控制裝置，其特征在于，還包括機(jī)殼，用于容納智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭。
6.一種氣路控制系統(tǒng)，包括氣路控制裝置、光纖、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、上位機(jī)、氣源、以及氣體開關(guān)，其特征在于， 氣路控制裝置包括智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、排氣接頭、放氣接頭、充氣接頭、氣源接頭、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭; 上位機(jī)與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連； 光纖的一端與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊相連，另一端與氣路控制裝置的光纖轉(zhuǎn)接頭相連； 氣路控制裝置的氣源接頭與氣源相連，充氣接頭與氣體開關(guān)的進(jìn)氣口相連，放氣接頭與氣體開關(guān)的出氣口相連，排氣接頭直接連通大氣； 上位機(jī)通過光纖與氣路控制裝置相連，以遠(yuǎn)程控制氣路控制裝置，完成對(duì)氣體開關(guān)內(nèi)氣壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及對(duì)充氣氣壓值進(jìn)行設(shè)定、充氣或放氣操作； 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接在上位機(jī)與氣路控制裝置之間，以實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與串口信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以及光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換； 氣源與充氣電磁閥的入口相連； 充氣電磁閥的入口端連接到氣源接頭； 充氣電磁閥的出口端連接到T型三通接頭的一個(gè)端口 ； T型三通接頭的另一個(gè)端口連接到壓力變送器，另一個(gè)端口連接到充氣接頭； 放氣電磁閥的入口端連接到放氣接頭； 放氣電磁閥的出口端連接到排氣接頭； 控制電路分別與智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、電源、放氣電磁閥、充氣電磁閥相連接，用于從智能表頭獲得控制信息，還用于接收上位機(jī)或放氣按鈕發(fā)來的放氣控制命令，根據(jù)放氣控制命令控制放氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行放氣操作，還用于接收上位機(jī)的充氣控制命令，并根據(jù)充氣控制命令分別控制充氣電磁閥的開、斷狀態(tài)，以執(zhí)行充氣操作； 壓力變送器分別與電源、智能表頭相連接，用于將外部的氣體開關(guān)的氣壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)并傳遞給智能表頭； 智能表頭分別與電源、壓力變送器、控制電路相連接，用于將壓力變送器傳來的氣壓測(cè)量值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的氣壓測(cè)量值的數(shù)字信號(hào)傳遞給控制電路實(shí)時(shí)處理； 電源用于為智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、抽氣風(fēng)扇、放氣電磁閥、充氣電磁閥以及壓力變送器供電； 氣體開關(guān)與充氣電磁閥、放氣電磁閥、壓力變送器連接，其中充氣電磁閥、放氣電磁閥作為氣體開關(guān)氣體進(jìn)出的控制部件，壓力變送器用于對(duì)氣體開關(guān)的氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣路控制系統(tǒng)，其特征在于，上位機(jī)與氣路控制裝置之間的通信方式采用的是串口通信，且通信的信息是以光信號(hào)的形式相互傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣路控制系統(tǒng)， 其特征在于，電源是直流電源，在其內(nèi)部的交流輸入側(cè)安裝有濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣路控制裝置，其特征在于， 控制電路包括微控制器、充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、第一電平轉(zhuǎn)換單元、以及第二電平轉(zhuǎn)換單元； 微控制器用于接收來自于上位機(jī)的充氣控制命令，產(chǎn)生充氣控制脈沖，并將充氣控制脈沖傳送到充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路； 充氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與充氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的充氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)充氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉； 微控制器還用于接收來自于上位機(jī)或放氣按鈕的放氣控制命令，產(chǎn)生放氣控制脈沖，并將放氣控制脈沖傳送到放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路； 放氣電磁閥驅(qū)動(dòng)電路與放氣電磁閥相連，用于將來自微控制器的放氣控制脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)放氣電磁閥閥門打開或關(guān)閉； 第一電平轉(zhuǎn)換單元與智 能表頭相連，用于實(shí)現(xiàn)智能表頭與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配； 第二電平轉(zhuǎn)換單元與光纖轉(zhuǎn)接頭相連，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與微控制器通信時(shí)彼此產(chǎn)生的電信號(hào)之間電平的相互匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣路控制裝置，包括智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、控制電路、電源、抽氣風(fēng)扇、排氣接頭、放氣接頭、充氣接頭、氣源接頭、放氣電磁閥、充氣電磁閥、壓力變送器、以及T型三通接頭，充氣電磁閥的入口端連接到氣源接頭，充氣電磁閥的出口端連接到T型三通接頭的一個(gè)端口，T型三通接頭的另一個(gè)端口連接到壓力變送器，另一個(gè)端口連接到充氣接頭，放氣電磁閥的入口端連接到放氣接頭，放氣電磁閥的出口端連接到排氣接頭，控制電路分別與智能表頭、放氣按鈕、光纖轉(zhuǎn)接頭、電源、放氣電磁閥、充氣電磁閥相連接，用于從智能表頭獲得控制信息。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有氣路控制裝置存在的控制靈敏度不高、較為笨重、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試不方便的問題。
文檔編號(hào)G05D16/20GK103226364SQ201310126119
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者李黎, 葛亞峰, 張欽, 林福昌, 鮑超斌 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)