CN110056697A - 一种基于光电定位的阀控执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于光电定位的阀控执行器,包括阀门控制器和阀门执行器，阀门控制器包括锂电池、PCB集成电路板和凸轮指针，阀门执行器包括有电机和输出轴，输出轴与电机的输出转轴传动连接，所述PCB集成电路板上开设有轴孔，输出轴的一端经轴孔贯穿PCB集成电路板，所述凸轮指针套设于穿过PCB集成电路板的输出轴的端部，PCB集成电路板上沿输出轴的圆周方向等间距分布设置有四组红外发射接收装置。以解决现有阀门功耗高，易导致漏水现象发生，通讯网络搭建较繁琐，通讯质量普遍不佳，对接云端农业不畅等问题。属于阀门控制技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于光电定位的阀控执行器，属于阀门技术领域。
背景技术
我国地域辽阔，但是水资源十分短缺，不仅人均占有量少，而且时空分布不均匀，水资源区域分布与生产力布局极不匹配。据资料显示，我国用水量的70％消耗在农业方面，而大部分农业用水又用于农田灌溉。在农田灌溉方面绝大部分农田采用的是效率极差的漫灌方式，使我国农业用水系数仅为0.45左右，而一般发达国家达0.70～0.80；我国的农业用水效率是0.87，而发达国家达1.80，所以农田灌溉是节约用水的主要方面。农用阀门作为灌溉系统中必须安装的控制装置，对控制和确保灌溉系统正常运行起着关键作用，随着农业技术的不断进步，智能灌溉技术在现代农业中的应用越加广泛。阀门在农业智能灌溉系统中是不可缺少的，特别是在一些农田面积较大的偏远地区，农田中阀门数量较多，人工开关阀劳动强度大，农田中取电也不方便，现有阀门普遍采用AC220V或DC24V以上的电源供电，无法做到低功耗；开关阀定位不精准，容易导致漏水现象发生；通讯网络搭建较繁琐，通讯质量普遍不佳，对接云端农业不畅。因此，开发一种基于GPRS无线通讯集合太阳能供电的一体式无线阀门，实现对农田中阀门的远程控制是十分有必要的。
发明内容
本发明提供一种基于光电定位的阀控执行器，以解决现有阀门功耗高，易导致漏水现象发生，通讯网络搭建较繁琐，通讯质量普遍不佳，对接云端农业不畅等问题。
为解决上述问题，拟采用这样一种基于光电定位的阀控执行器，包括阀门控制器和阀门执行器，阀门控制器包括锂电池、PCB集成电路板和凸轮指针，阀门执行器包括有电机和输出轴，输出轴与电机的输出转轴传动连接，所述PCB集成电路板上开设有轴孔，输出轴的一端经轴孔贯穿PCB集成电路板，所述凸轮指针套设于穿过PCB集成电路板的输出轴的端部，PCB集成电路板上沿输出轴的圆周方向等间距分布设置有四组红外发射接收装置，且凸轮指针的指针分别转动至四组红外发射接收装置的位置时，由输出轴带动的T型三通阀分别处于全开、A开、全关、B开四种位置状态。
前述阀控执行器中，所述红外发射接收装置为ITR8307非接触式反射光电开关。
与现有技术相比，本发明提供的阀控执行器可实现开关阀门的精准定位与低功耗控制，光电精准定位，阀门状态反馈真实可靠，防止阀门因定位不准或状态失真而泄露，若集成GPRS无线通讯模块，无需搭建繁琐的通讯网络，利用公网直接传输数据，通讯质量高，打通了灌溉数据上云端的接口壁垒，对于实现农业大数据、农业现代化有着积极的影响。
附图说明
图1是本发明的总体构架图；
图2是光电定位工作原理图；
图3是PCB集成电路板及红外发射接收装置的主视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参照图1至图3，本实施例提供一种基于光电定位的阀控执行器，该阀控执行器继承了本专利申请人在先申请的名称为“一种微电无线智能T型三通球阀”的主体结构，主要区别点在于本申请将现有的机械式定位改为光电定位形式，具体包括阀门控制器1和阀门执行器2，阀门控制器1包括锂电池11、PCB集成电路板12和凸轮指针13，阀门执行器2包括有电机21和输出轴22，输出轴22与电机21的输出转轴传动连接，所述PCB集成电路板12上开设有轴孔，输出轴22的一端经轴孔贯穿PCB集成电路板12，所述凸轮指针13套设于穿过PCB集成电路板12的输出轴22的端部，PCB集成电路板12上沿输出轴22的圆周方向等间距分布设置有四组红外发射接收装置14，红外发射接收装置14为ITR8307非接触式反射光电开关，且凸轮指针13的指针分别转动至四组红外发射接收装置14的位置时，由输出轴22带动的T型三通阀分别处于全开、A开、全关、B开四种位置状态，ITR8307是一种反射开关，包括红外发光二极管和一个NPN光电晶体管，一体的非接触式反射光电开关，具有工作可靠、寿命长、功耗低、定位精度高等特点。
工作原理如下：如图2所示，ITR8307开关引脚定义：1脚红外二极管的负极，2脚是NPN晶体管的集电极，3脚红外二极管的正极，4脚是NPN晶体管的发射极。整个阀门状态定位及反馈光电开关电路供电由一个MOS开关管控制，平时在不工作时MOS管处于关闭状态，光电反馈开关电路进入休眠状态。当开始操作时，GPRS或其他无线信号接收单元接收上位机指令，并将传递给PCB集成电路板12上的单片机MUC操作信号，MUC开始输出相应两个引脚的高电平，一个电路唤醒操作，光电开关电路上电，给马达一个驱动转动指令，电机21开始转动。光电开关反馈电路上电后，光电开关U9红外发光二极管发射红外光，当电机21转动带动减速器联动，凸轮指针13跟着阀芯同步旋转。当凸轮指针13旋转到ITR8307开关上方时，红外发光二极管发射的红外光被指针反射回来，此时，ITR8307开关的NPN晶体管被导通，发射极输出高电平，高电平再经过Q2三极管放大，输出接地信号来拉低单片机MUC的AD转换引脚(pd7脚)，MUC识别到低电平后，相应电机21停转并上传阀门状态指令，在该阀控执行器的外壁上安装四个阀门状态灯3，分别表示T型三通阀全开、A开、全关、B开四种位置状态，将阀门状态灯3接入PCB集成电路板12，当T型三通阀处于指定位置状态时，对应的阀门状态灯3亮起，其他阀门状态灯3熄灭，从而实现T型三通阀状态的精准指示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于光电定位的阀控执行器，其特征在于：包括阀门控制器(1)和阀门执行器(2)，阀门控制器(1)包括锂电池(11)、PCB集成电路板(12)和凸轮指针(13)，阀门执行器(2)包括有电机(21)和输出轴(22)，输出轴(22)与电机(21)的输出转轴传动连接，所述PCB集成电路板(12)上开设有轴孔，输出轴(22)的一端经轴孔贯穿PCB集成电路板(12)，所述凸轮指针(13)套设于穿过PCB集成电路板(12)的输出轴(22)的端部，PCB集成电路板(12)上沿输出轴(22)的圆周方向等间距分布设置有四组红外发射接收装置(14)，且凸轮指针(13)的指针分别转动至四组红外发射接收装置(14)的位置时，由输出轴(22)带动的T型三通阀分别处于全开、A开、全关、B开四种位置状态。
2.根据权利要求1所述一种基于光电定位的阀控执行器，其特征在于：所述红外发射接收装置(14)为ITR8307非接触式反射光电开关。
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