全自動遙控閥門的製作方法

2023-05-17 19:32:01

專利名稱：全自動遙控閥門的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全自動遙控閥門，適用於盲板閥、隔斷閥、插板閥等閥門。
目前，盲板閥、隔斷閥、插板閥等閥門通常採用閥門電動裝置(俗稱電裝或電動頭)來驅動。在使用過程中發現如下問題(1)選配電動頭困難，且須配合控制箱使用。(2)閥門開關位置信號採自電動頭內的微動開關，不能直接反映閥門位置狀態，信號有時不準確。並且微動開關使用壽命有限，會因鏽蝕等原因造成失效。(3)電動頭內過扭矩保護採用機械裝置，使用一段時間後易失效，致使電機損壞或閥門損壞。(4)安裝時調試困難，位置校準難度大。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、工作可靠，具有一鍵操作功能，能自動檢測和顯示閥門狀態並提供過流和缺相保護的全自動遙控閥門。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案本實用新型包括有閥門主體，其特徵在於它還包括有全自動數字控制器，全自動數字控制器由傳感器、電流互感器，輸入鎖存器、模數轉換器、單片機、輸出鎖存器、驅動及執行電路、按鈕開關、按鍵檢測及顯示電路組成，傳感器的一路輸出經輸入鎖存器接單片機的輸入端，傳感器的另一路輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，電流互感器的輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，按鈕開關接按鍵檢測及顯示電路的輸入端，按鍵檢測及顯示電路與單片機相連接，單片機的一路輸出經輸出鎖存器接驅動及執行電路的輸入端；所述的傳感器為鬆開傳感器CGQ1、夾緊傳感器CGQ2、開閥傳感器CGQ3、關閥傳感器CGQ4。
所述的傳感器採用霍爾效應開關元件；鬆開傳感器CGQ1由安裝在前閥體上的鬆開傳感器主體和安裝在中閥體上的鬆開傳感器磁棒組成；夾緊傳感器CGQ2由安裝在前閥體上夾緊傳感器主體和安裝在中閥體上的夾緊傳感器磁棒組成；開閥傳感器CGQ3由安裝在後閥體上的開閥傳感器主體和安裝在閥板上的開閥傳感器磁棒組成；關閥傳感器CGQ4由安裝在後閥體上的關閥傳感器主體和安裝在閥板上的開閥傳感器磁棒組成。
本實用新型的有益效果是結構簡單、工作可靠，能自動檢測和顯示閥門狀態，具有一鍵操作功能，並能提供過流和缺相保護，使用壽命長。它不僅適用於盲板閥、隔斷閥、插板閥，而且它的全自動數字控制器還適用於蝶閥、調節閥等閥門。


圖1為本實用新型的閥門主體的主視圖(盲板閥的結構示意圖)。
圖2為圖1的左視圖。
圖3為本實用新型的全自動數字控制器的原理方塊圖。
圖4-6為全自動數字控制器的電路原理圖。
在圖1、2中，1、開閥傳感器CGQ3的開閥傳感器主體，2、開閥傳感器磁棒，3、關閥傳感器CGQ4的關閥傳感器主體，4、關閥傳感器磁棒，5、前閥體，6、中閥體，7、鬆開傳感器CGQ1的鬆開傳感器主體，8、鬆開傳感器磁棒，9、夾緊傳感器CGQ2的夾緊傳感器主體，10、夾緊傳感器磁棒，11、夾緊電裝(其中包括有鬆開夾緊電機M1)，12、翻板電裝(其中包括有開閥關閥電機M2)，13、閥板，14、後閥體，15、伸縮節。
具體實施方式
由圖1-6所示的實施例可知，它為一個盲板閥，它包括有閥門主體，其特徵在於它還包括有全自動數字控制器，全自動數字控制器由傳感器、電流互感器，輸入鎖存器、模數轉換器、單片機、輸出鎖存器、驅動及執行電路、按鈕開關、按鍵檢測及顯示電路組成，傳感器的一路輸出經輸入鎖存器接單片機的輸入端，傳感器的另一路輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，電流互感器的輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，按鈕開關接按鍵檢測及顯示電路的輸入端，按鍵檢測及顯示電路與單片機相連接，單片機的一路輸出經輸出鎖存器接驅動及執行電路的輸入端；所述的傳感器為鬆開傳感器CGQ1、夾緊傳感器CGQ2、開閥傳感器CGQ3、關閥傳感器CGQ4。
本實施例的傳感器採用霍爾效應開關元件；鬆開傳感器CGQ1由安裝在前閥體5上的鬆開傳感器主體7和安裝在中閥體6上的鬆開傳感器磁棒8組成；夾緊傳感器CGQ2由安裝在前閥體5上夾緊傳感器主體9和安裝在中閥體6上的夾緊傳感器磁棒10組成；開閥傳感器CGQ3由安裝在後閥體14上的開閥傳感器主體1和安裝在閥板13上的開閥傳感器磁棒2組成；關閥傳感器CGQ4由安裝在後閥體14上的關閥傳感器主體3和安裝在閥板13上的開閥傳感器磁棒4組成；傳感器CGQ1-CGQ4的輸出分別經插座CZ1接模數轉換器IC2的1-4腳和輸入鎖存器IC4的2、4、6、8腳。
本實施例的電流互感器LH1-LH3分別與三相L1-L3穿心安裝，在電流互感器LH1-LH3兩端分別接有整流橋DQ1-DQ3，整流橋DQ1-DQ3的輸出端分別經插座CZ1和各自的濾波電容C1、C2、C3及負載電阻R6、R7、R8接模數轉換器IC2的26-28腳。
本實施例的輸入鎖存器由集成塊IC4組成，其輸出端3、5、7、9、12、14、16、18腳分別接單片機IC1的32-39腳，IC4的1腳及19腳分別接IC1的21腳和22腳。
本實施例的模數轉換器由集成塊IC2及其外圍元件電阻R5、穩壓二極體D1組成；IC2的輸出端21、20、19、18、8、15、14、17腳分別接單片機IC1的32-39腳；IC2的23-25腳分別接單片機IC1的25-27腳，IC2的6腳和22腳接IC1的30腳，IC2的9腳接IC1的24腳，IC2的10腳接IC1的17腳。
本實施例的單片機由IC1及其外圍元件晶體CY1、電容C5及C6組成，單片機IC1的輸出端1-8腳接輸出鎖存器IC3的輸入端3、4、7、8、13、14、17、18腳；IC1的12-15腳經插座CZ1及CZ2接按鍵檢測及顯示電路中的IC5的6-9腳。
本實施例的按鈕開關由AN1-AN8組成，AN1-AN3為一鍵操作開關，並分別為開閥、關閥和停止按鈕開關，AN4為閥門鬆開到位按鈕開關，AN5為閥門夾緊到位按鈕開關，AN6為開閥到位按鈕開關，AN7為關閥到位按鈕開關，AN8為停止按鈕開關；AN1-AN8依次通過插座CZ2、IC5、CZ2、CZ1接單片機IC1的12-15腳。在圖4中，SW1為單刀雙擲轉換開關。
本實施例的輸出鎖存器由集成塊IC3及其外圍元件電阻R1-R4組成，IC3的輸出端2、6、12、16腳分別經電阻R1-R4至插座CZ1，再由插座CZ1分別接至驅動及執行電路中的電晶體BG1-BG4的基極；IC3的1腳及11腳分別接IC1的28腳和16腳。
本實施例的驅動及執行電路由電晶體BG1-BG4、繼電器JD1-JD4、續流二極體D1-D4、接觸器KM1-KM4、鬆開夾緊電機M1、開閥關閥電機M2組成；繼電器JD1-JD4分別接在電晶體BG1-BG4的集電極電路中，BG1-BG4的發射極分別接地；接觸器KM1的線圈與繼電器JD2的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM2的線圈與繼電器JD1的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM3的線圈與繼電器JD4的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM4的線圈與繼電器JD3的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM1和KM2控制鬆開夾緊電機M1的正反轉；接觸器KM3和KM4控制開閥並閥電機M2的正反轉。
本實施例的按鍵檢測及顯示電路由集成塊IC5及其外圍元件電阻R21-R28、電阻RS1-RS8、電阻R32和R35、電容C33、數碼顯示管DIG1-DIG4組成；IC5的輸出端接數碼顯示管DIG1-DIG4的輸入端。
本實用新型的工作原理如下首先接通全自動數字控制器的電源，單片機IC1運行內部程序，檢查四個傳感器CGQ1-CGQ4是否連接。若有任何一個沒有連接，按鍵檢測及顯示電路均顯示出錯信息，並禁止按鈕操作。若四個傳感器連接正常，則對四個傳感器的狀態進行檢測，判斷閥門所處的狀態，並將閥門狀態(鬆開、夾緊、開閥、關閥)顯示在數碼顯示管上，並檢測是否有按鈕按下，若沒有則進行下一個循環；若有按鈕按下，則根據閥門狀態分析是否需要發出動作命令；不需要則程序返回；若需要則發出相應的動作命令，使電機通電，閥門運動。當閥門運動到位時，傳感器變換信號，單片機IC1檢測到信號變化時發出停機命令，電機失電，閥門停止動作。
下面通過舉例具體說明閥門的工作過程一、一鍵操作功能鍵AN1-AN3的工作過程(以開閥按鈕開關AN1為例)在閥門處於關閉狀態時(如圖1所示的狀態，此時閥門處於關閥到位和夾緊到位)，當按下AN1時，單片機IC1經判斷後發出指令使BG2導通，接觸器KM1的線圈得電，其常開觸點接通鬆開夾緊電機M1的電源，M1得電正轉帶動中閥體6及伸縮節15移動，開始鬆開閥門，此時夾緊傳感器主體9和夾緊傳感器磁棒10相互離開，之後鬆開傳感器主體7與其磁棒8靠近而給出「鬆開到位信號」，單片機IC1接到此信號後，發出指令使BG2截止，KM1釋放，M1停止運轉；接著單片機IC1再發出指令使BG4導通，繼電器JD4工作，接觸器KM3工作，開閥關閥電機M2接通電源正轉，閥板13開始走板，當開閥傳感器主體1與其磁棒2靠近時，給出「開閥到位信號」，單片機IC1接到此信號後發出指令使BG4截止，JD4釋放，KM3也釋放，M2停止運轉；之後單片機IC1再次發出指令使BG1導通，繼電器JD1工作，接觸器KM2的線圈得電工作而接通M1的電源，M1反轉帶動中閥體6及伸縮節15移動使夾緊閥門，當夾緊傳感器主體9和其磁棒10靠近時，發出「夾緊到位信號」，單片機IC1收到此信號後發出指令使BG1截止，JD1釋放，KM2也釋放，M1停止運轉，開閥的全過程完成。
二、單一功能操作鍵AN4-AN8的工作過程舉例假如閥門狀態為關閥到位和鬆開到位，此時按下閥門鬆開到位按鈕開關AN4，單片機IC1檢測到該按鈕開關發出的信號為要求將閥門鬆開的信號，而此時閥門狀態已處在鬆開到位狀態(鬆開傳感器CGQ1的鬆開傳感器主體7與其磁棒8的靠近)，單片機IC1就不會發出動作命令。若這時按動閥門夾緊到位按鈕開關AN5，單片機IC1檢測到這一信號時，立即發出夾緊指令，該指令經鎖存器IC3鎖存後使BG1導通，繼電器JD1工作，接通接觸器KM2的電源，從而使鬆開夾緊電機M1反轉，帶動中閥體6及伸縮節15移動使閥門夾緊，當閥門夾緊到位時，夾緊傳感器CGQ2的夾緊傳感器主體9與其磁棒10靠近，而發出夾緊到位信號，單片機IC1收到這一信號後發出指令使BG1截止，JD1釋放，KM2斷開M1的電源，M1停止運轉。
在上述鬆開夾緊電機M1運轉過程中，電流互感器LH1、LH2、LH3將分別感應出三相電流信號，並分別經整流橋DQ1、DQ2、DQ3整流和C2、C3、C4濾波，並分別由R6、R7、R8將電流信號轉換成電壓信號，再經模數轉換器IC2輸送給單片機IC1，單片機IC1分析三相電流數據判斷是否有過流或缺相產生。若有則發出停機命令，使鬆開夾緊電機M1停止運轉，並在數碼顯示管上顯示錯誤信息。
權利要求1.一種全自動遙控閥門，它包括有閥門主體，其特徵在於它還包括有全自動數字控制器，全自動數字控制器由傳感器、電流互感器，輸入鎖存器、模數轉換器、單片機、輸出鎖存器、驅動及執行電路、按鈕開關、按鍵檢測及顯示電路組成，傳感器的一路輸出經輸入鎖存器接單片機的輸入端，傳感器的另一路輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，電流互感器的輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，按鈕開關接按鍵檢測及顯示電路的輸入端，按鍵檢測及顯示電路與單片機相連接，單片機的一路輸出經輸出鎖存器接驅動及執行電路的輸入端；所述的傳感器為鬆開傳感器CGQ1、夾緊傳感器CGQ2、開閥傳感器CGQ3、關閥傳感器CGQ4。
2.根據權利要求1所述的全自動遙控閥門，其特徵在於所述的傳感器採用霍爾效應開關元件；鬆開傳感器CGQ1由安裝在前閥體(5)上的鬆開傳感器主體(7)和安裝在中閥體(6)上的鬆開傳感器磁棒(8)組成；夾緊傳感器CGQ2由安裝在前閥體(5)上夾緊傳感器主體(9)和安裝在中閥體(6)上的夾緊傳感器磁棒(10)組成；開閥傳感器CGQ3由安裝在後閥體(14)上的開閥傳感器主體(1)和安裝在閥板(13)上的開閥傳感器磁棒(2)組成；關閥傳感器CGQ4由安裝在後閥體(14)上的關閥傳感器主體(3)和安裝在閥板(13)上的開閥傳感器磁棒(4)組成；傳感器CGQ1-CGQ4的輸出分別經插座CZ1接模數轉換器IC2的1-4腳和輸入鎖存器IC4的2、4、6、8腳。
3.根據權利要求1所述的全自動遙控閥門，其特徵在於電流互感器LH1-LH3分別與三相L1-L3穿心安裝，在電流互感器LH1-LH3兩端分別接有整流橋DQ1-DQ3，整流橋DQ1-DQ3的輸出端分別經插座CZ1和各自的濾波電容C1、C2、C3及負載電阻R6、R7、R8接模數轉換器IC2的26-28腳。
4.根據權利要求1所述的全自動遙控閥門，其特徵在於輸入鎖存器由集成塊IC4組成，其輸出端3、5、7、9、12、14、16、18腳分別接單片機IC1的32-39腳，IC4的1腳及19腳分別接IC1的21腳和22腳。
5.根據權利要求4所述的全自動遙控閥門，其特徵在於模數轉換器由集成塊IC2及其外圍元件電阻R5、穩壓二極體D1組成；IC2的輸出端21、20、19、18、8、15、14、17腳分別接單片機IC1的32-39腳；IC2的23-25腳分別接單片機IC1的25-27腳，IC2的6腳和22腳接IC1的30腳，IC2的9腳接IC1的24腳，IC2的10腳接IC1的17腳。
6.根據權利要求5所述的全自動遙控閥門，其特徵在於單片機由IC1及其外圍元件晶體CY1、電容C5及C6組成，單片機IC1的輸出端1-8腳接輸出鎖存器IC3的輸入端3、4、7、8、13、14、17、18腳；IC1的12-15腳經插座CZ1及CZ2接按鍵檢測及顯示電路中的IC5的6-9腳。
7.根據權利要求6所述的全自動遙控閥門，其特徵在於按鈕開關由AN1-AN8組成，AN1-AN3為一鍵操作開關，並分別為開閥、關閥和停止按鈕開關，AN4為閥門鬆開到位按鈕開關，AN5為閥門夾緊到位按鈕開關，AN6為開閥到位按鈕開關，AN7為關閥到位按鈕開關，AN8為停止按鈕開關；AN1-AN8依次通過插座CZ2、IC5、CZ2、CZ1接單片機IC1的12-15腳。
8.根據權利要求7所述的全自動遙控閥門，其特徵在於輸出鎖存器由集成塊IC3及其外圍元件電阻R1-R4組成，IC3的輸出端2、6、12、16腳分別經電阻R1-R4至插座CZ1，再由插座CZ1分別接至驅動及執行電路中的電晶體BG1-BG4的基極；IC3的1腳及11腳分別接IC1的28腳和16腳。
9.根據權利要求8所述的全自動遙控閥門，其特徵在於驅動及執行電路由電晶體BG1-BG4、繼電器JD1-JD4、續流二極體D1-D4、接觸器KM1-KM4、鬆開夾緊電機M1、開閥關閥電機M2組成；繼電器JD1-JD4分別接在電晶體BG1-BG4的集電極電路中，BG1-BG4的發射極分別接地；接觸器KM1的線圈與繼電器JD2的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM2的線圈與繼電器JD1的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM3的線圈與繼電器JD4的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM4的線圈與繼電器JD3的常開觸點串聯後接在L1相和N線之間；接觸器KM1和KM2控制鬆開夾緊電機M1的正反轉；接觸器KM3和KM4控制開閥並閥電機M2的正反轉。
10.根據權利要求9所述的全自動遙控閥門，其特徵在於按鍵檢測及顯示電路由集成塊IC5及其外圍元件電阻R21-R28、電阻RS1-RS8、電阻R32和R35、電容C33、數碼顯示管DIG1-DIG4組成；IC5的輸出端接數碼顯示管DIG1-DIG4的輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種全自動遙控閥門，它包括有閥門主體，其特徵在於它還包括有全自動數字控制器，全自動數字控制器由傳感器、電流互感器，輸入鎖存器、模數轉換器、單片機、輸出鎖存器、驅動及執行電路、按鈕開關、按鍵檢測及顯示電路組成，傳感器的一路輸出經輸入鎖存器接單片機的輸入端，傳感器的另一路輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，電流互感器的輸出經模數轉換器接單片機的輸入端，按鈕開關接按鍵檢測及顯示電路的輸入端，按鍵檢測及顯示電路與單片機相連接。單片機的一路輸出經輸出鎖存器接驅動及執行電路的輸入端。本實用新型的有益效果是結構簡單，工作可靠，能自動檢測和顯示閥門狀態，具有一鍵操作功能，並能提供過流和缺相保護，使用壽命長。
文檔編號G05B15/02GK2720494SQ200420016728
公開日2005年8月24日 申請日期2004年9月3日 優先權日2004年9月3日
發明者魏明義, 朱光源 申請人:石家莊三環閥門股份有限公司