CN109296811A - 一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，包括控制器、电机、燃气阀门、遥控器和手机，其中控制器由电源电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路组成，遥控器由遥控器单片机单元电路、遥控器蓝牙电路、遥控器显示电路和按键电路组成。该带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，大大提高了燃气使用的安全性、可操作性，提高餐饮行业和居民用燃气的安全性和便利性，通过配套的软件系统，能自动精确记录燃气开和关之间的使用时长，便于燃气用户精确掌握使用每罐燃气的时间成本。
Description
技术领域
本发明属于阀门控制技术领域，具体涉及一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置。
背景技术
随着罐装燃气的普及，大大方便了老百姓的生活用气来进行煮饭菜，特别在餐饮行业应用最广泛。然而市面上罐装燃气阀门都采用由人工操作的螺栓结构，其操作的弊端也越来越明显。
在人工操作过程中，如果使用者忘记关闭燃气阀门或者燃气阀门没关到位，在无燃气泄漏监控的情况下，极易导致燃气泄露的发生，从而容易引发燃气中毒事故或产生火灾，对人们的身体健康和财产安全造成极大的危险，燃气阀门开关操作控制的可靠性有待提高。另外在开关阀门过程中，需要人为弯腰来扭动阀门，极为不便，与目前现代化智能家居的操作便利性形成巨大的反差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，包括控制器、电机、燃气阀门、遥控器和手机，其中控制器由电源电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路组成，其中电机驱动电路连接有电机，电机与燃气阀门连接，在燃气阀门上设置有用于电机带动燃气阀门上下升降的紧固螺纹，并在紧固螺纹的最低点和最高点分别设置下行程检测点和上行程检测点，遥控器由遥控器单片机单元电路、遥控器蓝牙电路、遥控器显示电路和按键电路组成，手机和遥控器通过蓝牙模块电路与控制器连接，电源电路分别与电机驱动电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路及电机连接并为之提供动能。
优选的，该控制装置兼容市电和锂电池两种供电方式，首次安装使用市电供电。
优选的，控制器单片机单元电路分别与电源电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路连接，并通过改变I/O状态实现控制或检测。
优选的，电机的开关及步数由单片机通过控制器蓝牙模块电路接收的手机或遥控器的开关指令控制，控制器蓝牙模块电路与单片机采用串口通信模式。
优选的，控制器单片机单元电路与电量检测电路连接，并接收由电量检测电路内部电量控制芯片判断电池的电量信息，手机或遥控器通过控制器蓝牙模块电路接收来自单片机的电量信息。
优选的，充放电电路采用线性充电控制芯片对电池进行充电，其内部设定有充电阀值。
优选的，手机或遥控器接收控制器单片机单元电路传输的由电量检测电路判断的电池电量信息。
优选的，控制器单片机单元电路还连接有蜂鸣器和指示灯。
本发明的技术效果和优点：该带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，安装燃气钢瓶的螺栓上，用户可以通过手机、遥控器控制电机转动，从而按需求自由操作阀门的开与关，也可以通过手机采集阀门的运行状态、定时开关、燃气泄漏报警等信息，大大提高了燃气使用的安全性、可操作性，切实提高餐饮行业和居民用燃气的安全性和便利性，同时通过配套的软件系统，能自动精确记录燃气开和关之间的使用时长，便于燃气用户精确掌握使用每罐燃气的时间成本。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的电源电路框图；
图3为本发明的控制器单片机单元电路框图；
图4为本发明的控制器蓝牙模块电路框图；
图5为本发明的控制器显示电路框图；
图6为本发明的电机驱动电路框图；
图7为本发明的泄露检测电路框图；
图8为本发明的充放电电路框图；
图9为本发明的电量检测电路框图；
图10为本发明的报警电路框图；
图11为本发明的记忆电路框图；
图12为本发明的遥控器单片机单元电路框图；
图13为本发明的遥控器蓝牙模块电路框图；
图14为本发明的遥控器显示电路框图；
图15为本发明的按键电路框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-15所示的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，包括控制器、电机、燃气阀门、遥控器和手机，其中控制器由电源电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路组成，其中电机驱动电路连接有电机，电机与燃气阀门连接，在燃气阀门上设置有用于电机带动燃气阀门上下升降的紧固螺纹；
在控制器发出“开”指令驱动电机带动燃气阀门转动后，从最低点开始往最高点螺旋式上升，实现燃气阀门的打开；
在控制器发出“关”指令驱动电机带动燃气阀门转动后，从最高点开始往最低点螺旋式下降，实现燃气阀门的关闭；
在紧固螺纹的最低点和最高点分别设置一个下行程检测点和一个上行程检测点，通过检查最低点的下行程的电子信号和最高点的上行程的电子信号的先后顺序是否达到，就可以判断电机是否正常转动到位，从而就可以判断阀门开或关是否执行到位，通过设置上和下两个行程点的电子信号检测来判断电机驱动操作阀门开和关两种状态的实际状态，便于用户准确知道是否开/关到位，达到增强阀门开关操作控制的可靠性的目的；
遥控器由遥控器单片机单元电路、遥控器蓝牙电路、遥控器显示电路和按键电路组成，手机和遥控器通过蓝牙模块电路与控制器连接，电源电路分别与电机驱动电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路及电机连接并为之提供动能。
其中：
电源电路，主要为整个控制系统提供动能，先将市电220Vac通过变压器降压整流转化成直流脉动电压，再通过稳压块IC10、IC6、IC9稳压E8、C15、E10、C20、E7、C14、E5、C13滤波降压为单片机所需要的+5V、+3.3V直流电压；
控制器单片机单元电路，IC8采用东芝品牌的MCU，型号为TM89FM42，其采用8位32KROM，可在线编程，外围电路主要为电源滤波电容及8MHz的时钟电路，通过单片机I/O的状态改变以实现对其他单元电路的控制、检测；
控制器蓝牙模块电路，与单片机采用串口通信模式，IC1采用4.0低功耗产品,外围器件三极管Q2、Q1的导通情况，可以解决+5V与+3.3V的电平转化；
控制器显示电路，采用达林顿管IC2驱动的方式，利用段位、控制位的导通时间来控制数码管SMG1的开通；
电机驱动电路，通过达林顿管驱动控制，当控制器收到手机和遥控器信号的开关信号时，单片机IC8的I/O口PIN41、PIN42、PIN43、PIN44输出不同脉冲信号，控制电机的运行情况；
泄漏检测电路，通过燃气传感器的自身特点，在燃气浓度变化时内部阻抗的变化，再利用外围电阻RT1分压，并通过单片IC8的AD功能口对PIN22脚进行检测，以此来判断燃气的泄漏情况；
充放电电路，采用线性充电控制芯片IC3对电池进行充电，其内部设定充电阀值8.4V作为参考，利用外围电阻R22和R25进行分压比较来检测电池的实际电压情况，根据判断结果由IC3的PIN2脚输出电压对电池进行充电、停充管理；
电量检测电路，将电量控制芯片IC5的第6脚连接到电池的正极，再利用IC5内部比较器来判断电池的电量情况，其PIN2、PIN3、PIN5、PIN7脚会输出相关的电平给单片机IC8，再由单片机IC8将报警信息发送给手机、遥控器；
报警电路，将电量控制芯片IC5的第6脚连接到电池的正极，再利用IC5内部比较器来判断电池的电量情况，其PIN2、PIN3、PIN5、PIN7脚会输出相关的电平给单片机IC8，再由单片机IC8将报警信息发送给手机、遥控器；声音报警：单片机IC8的PIN22脚采集到有故障时，单片机IC8的PIN40脚会输出PWM控制信号触发蜂鸣器BUZZER发声，以达到报警的效果；指示灯报警：在电源电压正常状态下，LED6发绿色光点亮作为电源指示；如果存在燃气泄漏情况，单片机IC8的PIN38脚输出低电平，LED5发红色光点亮，并以每1次/2秒不停闪烁，直到空气中燃气浓度恢复到低于程序的设定值，LED立即熄灭；如果控制器存在故障，单片机IC8的PIN39脚输出低电平LED4发黄色光，并以每1次/2秒不停闪烁报警提醒，直到故障恢复，LED灯立即熄灭。
记忆电路，通过集成电路IC7(PIN5、PIN6)与单片机IC8(PIN15、PIN16)I2C通信模式，上电时单片机会将数据发送给IC7的PIN5脚写入保存，如果中途断电后重新上电来电，单片机IC8就可以直接从IC7的PIN5脚中读出原始数据，并直接发送给手机、遥控器；
遥控器单片机单元电路，IC20采用瑞萨R7F0C001G单片机，其内部集成LCD专用驱动，通过扫描方式输出电压、点亮段位，外围辅助电路Y1、Y2、C5、C6为时钟晶振电路，用于时钟分频控制精度，电路中的电容C3、C4、E1、C7作为纹波滤波，电阻R2、R4、R6、R7用于功能选择,只作预留；
遥控器蓝牙模块电路，IC15与单片机IC20采用RX、TX串行通信模式，IC15采用4.0低功耗产品,外围电阻R3、R5和电容C2在串口通信电路中起到滤波作用；
遥控器显示电路，液晶控制采用瑞萨单片机R7F0C001的直接驱动方式，通过单片机内部扫描方式控制输出电压，从而达到点亮段位；
按键电路，按键采用静态工作方式，当S81、S82、S41某个按键按下时，与之相关联的单片机PIN23、PIN24、PIN25口会变成低电平，从而触发单片机向主控器发射控制信号。
在本系统兼容了市电AC220V和锂电池DC12V两种供电方式。
市电AC220V供电：直接通过工频降压(BYQ)、整流(D3、D4、D7、D8)、滤波(E8、C15)给整个控制系统电路供电，首次安装必须市电供电。
锂电池供电：首次使用必须采用市电AC220V，电路在给电池充满电后，可以采用锂电池供电。锂电池供电采用专用集成电路IC3进行自充、自停的管理模式。另外还可以通过集成电路IC5随时监控锂电池的电量信息，通过单片机IC8发报警信号在手机、遥控器上显示电量实际情况。
控制自带显示：主要是在系统存在故障时，作为报警指示信息，直接由单片机IC8(PIN26、PIN27、PIN29、PIN30、PIN31、PIN32、PIN35、PIN36、PIN37)输出控制器信号(段位、控制位)进行扫描显示。
记忆：通过集成电路IC7(PIN5PIN6)与单片机IC8(PIN15PIN16)I2C通信，在初次安装使用时，单片机IC8的PIN16脚会将数据发送给IC7的PIN5脚写入保存，并通过单片机IC8发送信号在手机、遥控器上显示。另外也可以同步记忆电机的开和关及间隔时间，且自动计时累加。
控制器操作：
手机、遥控器作为本控制系统的操作手段，在其发出开关指令给蓝牙模块IC1电路接收到信号后，通过蓝牙模块IC1(PIN19PIN20)与单片机IC8(PIN33PIN34)的串口通信，由单片机(IC8)输出相应的控制脉冲信号给电机驱动IC4集成电路，从而来控制电机的开关及步数。
在燃气阀门打开的情况下：如果燃气有泄漏，则燃气传感器的阻值会发生相应变化，单片机IC8的PIN22口会根据检测到的电压变化情况输出报警指令，其PIN40脚会直接输出PWM信号，使蜂鸣器BUZZER1发声。同时单片机IC8同步会输出控制指令驱动电机关闭阀门，并将故障信息直接传到手机和遥控器上，提示燃气泄漏。另外单片机IC8程序会连续扫描PIN22口的电压变化情况，以此来判断是否还存在燃气泄露。如果还存在泄漏情况，主控器一直不响应遥控接收到的开机信号，直到燃气泄露故障解除。另外燃气泄露故障解除后，主控器同步会将泄漏信息解除信号发送给遥控器。
在燃气阀门关闭的情况下：如果燃气有泄漏，则燃气传感器的阻值会发生相应变化，单片机IC8的PIN22口会根据检测到的电压变化情况输出报警指令，其PIN40脚会直接输出PWM信号，使蜂鸣器BUZZER1发声。单片机(IC8)同步会输出将故障信息直接传到手机和遥控器上，提示燃气泄漏。同时单片机IC8程序会连续扫描PIN22口的电压变化情况，以此来判断是否还存在燃气泄露。如果还存在泄漏情况，主控器一直不响应遥控接收到的开机信号，直到燃气泄露故障解除。另外燃气泄露故障解除后，主控器会同步将燃气泄漏解除信号发送给遥控器。
遥控器操作：
遥控器在首次使用及无按键操作30秒钟时，液晶屏处于休眠隐屏状态。
短按“唤醒”按键，则激活显示液晶屏。
遥控器长按开关键3秒钟则自动求反(转换开/关状态)，在关机后所有信息会自动隐屏。
遥控器与主控器之间通过蓝牙通信，当按遥控器开关键发射“开”信号时，液晶立马显示“安装时间”字符。
当遥控器接收到主控器发出的燃气泄漏报警信号时，液晶上的“燃气泄漏”字符会不停闪烁，直到遥控器收到主控器发出的泄漏信息解除，液晶上的“燃气泄漏”字符同步自动隐屏。
遥控器一旦使用，会根据用户燃气使用情况显示“燃气使用时间”，不管遥控器是否掉电过，都会根据接收到主控器发送的累计时间计时。
长按“唤醒”按键3秒钟以上，使PIN23口为低电平，遥控器发送“关”信号给主控器控制电机关闭阀门，并自动清零“燃气使用时间”和“安装日期”。同时通过蓝牙通信将清零信号发送给手机，表示本轮燃气罐的燃气已使用完毕；当再次长按遥控器开/关键3秒时，遥控器程序执行等同于首次使用长按3秒操作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，包括控制器、电机、燃气阀门、遥控器和手机，其特征在于：其中控制器由电源电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路组成，其中电机驱动电路连接有电机，电机与燃气阀门连接，在燃气阀门上设置有用于电机带动燃气阀门上下升降的紧固螺纹，并在紧固螺纹的最低点和最高点分别设置下行程检测点和上行程检测点，遥控器由遥控器单片机单元电路、遥控器蓝牙电路、遥控器显示电路和按键电路组成，手机和遥控器通过蓝牙模块电路与控制器连接，电源电路分别与电机驱动电路、控制器单片机单元电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路及电机连接并为之提供动能。
2.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：该控制装置兼容市电和锂电池两种供电方式，首次安装使用市电供电。
3.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：控制器单片机单元电路分别与电源电路、控制器蓝牙模块电路、控制器显示电路、泄漏检测电路、充放电电路、电量检测电路、报警电路、记忆电路、电机驱动电路连接，并通过改变I/O状态实现控制或检测。
4.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：电机的开关及步数由单片机通过控制器蓝牙模块电路接收的手机或遥控器的开关指令控制，控制器蓝牙模块电路与单片机采用串口通信模式。
5.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：控制器单片机单元电路与电量检测电路连接，并接收由电量检测电路内部电量控制芯片判断电池的电量信息，手机或遥控器通过控制器蓝牙模块电路接收来自单片机的电量信息。
6.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：充放电电路采用线性充电控制芯片对电池进行充电，其内部设定有充电阀值。
7.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：手机或遥控器接收控制器单片机单元电路传输的由电量检测电路判断的电池电量信息。
8.根据权利要求1所述的一种带蓝牙遥控的电动燃气阀门物联控制装置，其特征在于：控制器单片机单元电路还连接有蜂鸣器和指示灯。
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