CN113685610B - 阀位信号发讯器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀位信号发讯器，包括：与外部的电动阀门连接的磁性指针，磁性指针被电动阀门带动旋转；多组霍尔开关元件组，用于在感应到来自磁性指针的磁场时输出对应的导通信号；分别与多组霍尔开关元件组连接的处理器，用于根据来自各霍尔开关元件组的导通信号输出对应的阀位信号。本发明可以有效提高阀位信号的稳定性和精确度，降低安装制造成本和调试维护成本。

Description

阀位信号发讯器

技术领域

本发明涉及阀门控制技术领域，具体地，涉及一种阀位信号发讯器。

背景技术

电动闸阀或蝶阀的阀芯位置信号是控制系统顺序控制中的关键连锁信号，阀芯位置信号错误会直接导致控制系统的逻辑分析判断错误，从而导致现场设备不能正常工作。

图1是现有技术中阀芯位置信号发讯器的示意图。如图1所示，目前在该领域的电动闸阀或蝶阀的阀芯位置信号发讯器主要由与阀芯联动的凸轮机构和微动开关组成。微动开关的触点接通或断开代表阀的位置。凸轮机械机构与阀芯联动，阀芯运动带动凸轮旋转，凸轮旋转过程中挤压微动开关压帽，造成微动开关触点的接通或断开以判断阀芯位置。但现有技术存在以下缺点：

1)安装调试复杂

微动开关敏感距离小，安装过程中需要反复实验，寻找动作最佳点。

2)生产成本高

需要专用的联动凸轮机构，生产加工、安装和调试复杂。

3)故障率高

微动开关依靠弹性金属簧片动作，由于金属存在疲劳问题，导致故障率高、不稳定、寿命短。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种阀位信号发讯器，以有效提高阀位信号的稳定性和精确度，降低安装制造成本和调试维护成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种阀位信号发讯器，包括：

与外部的电动阀门连接的磁性指针，磁性指针被电动阀门带动旋转；

多组霍尔开关元件组，用于在感应到来自磁性指针的磁场时输出对应的导通信号；

分别与多组霍尔开关元件组连接的处理器，用于根据来自各霍尔开关元件组的导通信号输出对应的阀位信号。

在其中一种实施例中，霍尔开关元件组包括第一霍尔开关元件组、第二霍尔开关元件组、第三霍尔开关元件组和第四霍尔开关元件组；

处理器具体用于：

当收到来自第一霍尔开关元件组的导通信号时，输出关超限阀位信号；

当收到来自第二霍尔开关元件组的导通信号时，输出关到位阀位信号；

当收到来自第三霍尔开关元件组的导通信号时，输出开到位阀位信号；

当收到来自第四霍尔开关元件组的导通信号时，输出开超限阀位信号。

在其中一种实施例中，第一霍尔开关元件组包括第一霍尔元件和第二霍尔元件；

第二霍尔开关元件组包括第三霍尔元件和第四霍尔元件；

第三霍尔开关元件组包括第五霍尔元件和第六霍尔元件；

第四霍尔开关元件组包括第七霍尔元件和第八霍尔元件。

在其中一种实施例中，处理器具体用于：

当收到来自第一霍尔元件的导通信号或来自第二霍尔元件的导通信号时，输出关超限阀位信号。

在其中一种实施例中，处理器具体用于：

当收到来自第四霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第三霍尔元件的导通信号时，输出关到位阀位信号。

在其中一种实施例中，处理器具体用于：

当收到来自第五霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第六霍尔元件的导通信号时，输出开到位阀位信号。

在其中一种实施例中，处理器具体用于：

当收到来自第七霍尔元件的导通信号或来自第八霍尔元件的导通信号时，输出开超限阀位信号。

在其中一种实施例中，还包括：

与处理器连接的协议选择开关，用于输出协议选择信号至处理器；

处理器具体用于：通过协议选择信号对应的协议输出阀位信号。

在其中一种实施例中，处理器具体用于：

当协议选择信号为Modbus协议信号时，通过Modbus协议输出阀位信号；

当协议选择信号为DP协议信号时，通过DP协议输出阀位信号。

在其中一种实施例中，还包括：

多个继电器，各继电器均与处理器连接且与阀位信号一一对应，用于将来自处理器的阀位信号转换为继电器信号并输出。

本发明实施例的阀位信号发讯器包括被电动阀门带动旋转磁性指针，在感应到来自磁性指针的磁场时输出对应的导通信号的多组霍尔开关元件组和根据来自各霍尔开关元件组的导通信号输出对应的阀位信号的处理器，分别与多组霍尔开关元件组连接，可以有效提高阀位信号的稳定性和精确度，降低安装制造成本和调试维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中阀芯位置信号发讯器的示意图；

图2是本发明实施例中阀位信号发讯器的示意图；

图3是本发明实施例中干触点的示意图。

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。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

鉴于现有技术的安装调试复杂、生产成本和故障率高，本发明实施例提供一种阀位信号发讯器，由磁性阀位指针、无触点霍尔开关元件、处理器、协议选择开关和继电器等组成，其工作原理是在磁性指针的运动轨迹周围安装上对磁场敏感的霍尔开关元件，当电动阀门打开或关闭的时候，阀位变化带动磁性指针运动。在磁性指针运动的过程中，磁性指针与霍尔开关元件的物理位置发生了变化，当二者接近时，霍尔开关元件导通，当二者远离时，霍尔开关元件关断，处理器依靠分析不同位置上霍尔开关元件的导通关断状态准确判断阀芯位置并输出阀位信号，具有很高的市场推广价值，可以有效提高阀位信号的稳定性和精确度，降低安装制造成本和调试维护成本。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图2是本发明实施例中阀位信号发讯器的示意图。如图2所示，阀位信号发讯器包括：

与外部的电动阀门连接的磁性指针9，磁性指针9被电动阀门带动旋转。

其中，磁性指针9初始安装位置对应阀位中间状态。

多组霍尔开关元件组，用于在感应到来自磁性指针的磁场时输出对应的导通信号。

其中，霍尔开关元件没有记忆能力，有磁场导通，无磁场断开，可以检测磁性指针9的位置。

分别与多组霍尔开关元件组连接的处理器，用于根据来自各霍尔开关元件组的导通信号输出对应的阀位信号。

如图2所示，本发明的处理器具有断电记忆，可以实时记录阀位信号，并将阀位信号转换为电压信号或电流信号后输出。

一实施例中，霍尔开关元件组包括第一霍尔开关元件组、第二霍尔开关元件组、第三霍尔开关元件组和第四霍尔开关元件组。

具体实施时，第一霍尔开关元件组代表关超限阀位，当收到来自第一霍尔开关元件组的导通信号时，处理器输出关超限阀位信号。

第二霍尔开关元件组代表关到位阀位，当收到来自第二霍尔开关元件组的导通信号时，处理器输出关到位阀位信号。

第三霍尔开关元件组代表开到位阀位，当收到来自第三霍尔开关元件组的导通信号时，处理器输出开到位阀位信号。

第四霍尔开关元件组代表开超限阀位，当收到来自第四霍尔开关元件组的导通信号时，处理器输出开超限阀位信号。

如图2所示，第一霍尔开关元件组包括第一霍尔元件1和第二霍尔元件2。

具体实施时，第一霍尔元件1与第二霍尔元件2紧靠安装，其中一个霍尔元件闭合即可认定阀位在关超限状态。

当处理器收到来自第一霍尔元件1的导通信号或来自第二霍尔元件2的导通信号时，输出关超限阀位信号。关超限后，如果阀芯反转，磁性指针离开第一霍尔开关元件组，处理器切断关超限信号，关超限阀位信号消失。

第二霍尔开关元件组包括第三霍尔元件3和第四霍尔元件4。

具体实施时，第四霍尔元件4代表关到位，第三霍尔元件3用于辅助判断阀位运动方向。

如果第四霍尔元件4先导通，第三霍尔元件3后导通，表明阀芯向关闭方向运动；因此当处理器收到来自第四霍尔元件4的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第三霍尔元件3的导通信号时，处理器输出并保持关到位阀位信号。

关到位后，阀芯继续沿着原来方向运动。处理器通过逻辑判断阀芯运动方向。虽然代表关到位的第二霍尔开关元件组中的霍尔元件断开，但处理器仍然输出关到位阀位信号；在收到来自第一霍尔开关元件组的导通信号前，关到位阀位信号不会消失。

如果第三霍尔元件3先导通，第四霍尔元件4后导通，表明阀芯向打开方向运动；因此当处理器收到来自第四霍尔元件4的导通信号后未在预设的时间阈值内收到来自第三霍尔元件3的导通信号，或处理器先收到来自第三霍尔元件3的导通信号，后收到来自第四霍尔元件4的导通信号时，处理器切断关到位阀位信号。

第三霍尔开关元件组包括第五霍尔元件5和第六霍尔元件6。

具体实施时，第五霍尔元件5代表关到位，第六霍尔元件6用于辅助判断阀位运动方向。

如果第五霍尔元件5先导通，第六霍尔元件6后导通，表明阀芯向打开方向运动；因此当处理器收到来自第五霍尔元件5的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第六霍尔元件6的导通信号时，处理器输出并保持开到位阀位信号。

开到位后，阀芯继续沿着原来方向运动。处理器通过逻辑判断阀芯运动方向。虽然代表开到位的第三霍尔开关元件组中的霍尔元件断开，但处理器仍然输出开到位阀位信号；在收到来自第四霍尔开关元件组的导通信号前，开到位阀位信号不会消失。

如果第六霍尔元件6先导通，第五霍尔元件5后导通，表明阀芯向关闭方向运动；因此当处理器收到来自第五霍尔元件5的导通信号后未在预设的时间阈值内收到来自第六霍尔元件6的导通信号，或处理器先收到来自第六霍尔元件6的导通信号，后收到来自第五霍尔元件5的导通信号时，处理器切断开到位阀位信号。

第四霍尔开关元件组包括第七霍尔元件7和第八霍尔元件8。

具体实施时，第七霍尔元件7与第八霍尔元件8紧靠安装，其中一个霍尔元件闭合即可认定阀位在开超限状态。

当处理器当收到来自第七霍尔元件7的导通信号或来自第八霍尔元件8的导通信号时，输出开超限阀位信号。开超限后，如果阀芯反转，磁性指针离开第四霍尔开关元件组，处理器切断开超限信号，开超限阀位信号消失。

如图2所示，阀位信号发讯器还包括：

多个继电器，各继电器均与处理器连接且与阀位信号一一对应，用于将来自处理器的阀位信号转换为继电器信号并输出。

如图2所示，阀位信号发讯器包括用于将关超限阀位信号转换为继电器信号的关超限阀位信号继电器11、用于将关到位阀位信号转换为继电器信号的关到位阀位信号继电器12、用于将开到位阀位信号转换为继电器信号的开到位阀位信号继电器13和用于将开超限阀位信号转换为继电器信号的开超限阀位信号继电器14。

图3是本发明实施例中干触点的示意图。如图2和图3所示，关超限阀位信号继电器11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一晶体管T1、第一干触点K1和第一指示灯LED1。

第一电阻R1的第一端与处理器连接，第一电阻R1的第二端与第一晶体管T1的基极连接；第一晶体管T1的发射极接地，第一晶体管T1的集电极分别与第一干触点K1的第二端和第二电阻R2的第二端连接；第一干触点K1的第一端分别与电压VGG和第一指示灯LED1的第一端连接；第一指示灯LED1的第一端还与电压VGG连接，第一指示灯LED1的第二端与第二电阻R2的第一端连接。

关到位阀位信号继电器12包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二晶体管T2、第二干触点K2和第二指示灯LED2。

第三电阻R3的第一端与处理器连接，第三电阻R3的第二端与第二晶体管T2的基极连接；第二晶体管T2的发射极接地，第二晶体管T2的集电极分别与第二干触点K2的第二端和第四电阻R4的第二端连接；第二干触点K2的第一端分别与电压VGG和第二指示灯LED2的第一端连接；第二指示灯LED2的第一端还与电压VGG连接，第二指示灯LED2的第二端与第四电阻R4的第一端连接。

开到位阀位信号继电器13包括第五电阻R5、第六电阻R6、第三晶体管T3、第三干触点K3和第三指示灯LED3。

第五电阻R5的第一端与处理器连接，第五电阻R5的第二端与第三晶体管T3的基极连接；第三晶体管T3的发射极接地，第三晶体管T3的集电极分别与第三干触点K3的第二端和第六电阻R6的第二端连接；第三干触点K3的第一端分别与电压VGG和第三指示灯LED3的第一端连接；第三指示灯LED3的第一端还与电压VGG连接，第三指示灯LED3的第二端与第六电阻R6的第一端连接。

开超限阀位信号继电器14包括第七电阻R7、第八电阻R8、第四晶体管T4、第四干触点K4和第四指示灯LED4。

第七电阻R7的第一端与处理器连接，第七电阻R7的第二端与第四晶体管T4的基极连接；第四晶体管T4的发射极接地，第四晶体管T4的集电极分别与第四干触点K4的第二端和第八电阻R8的第二端连接；第四干触点K4的第一端分别与电压VGG和第四指示灯LED4的第一端连接；第四指示灯LED4的第一端还与电压VGG连接，第四指示灯LED4的第二端与第八电阻R8的第一端连接。

如图2所示，阀位信号发讯器还包括：

与处理器连接的协议选择开关10，用于输出协议选择信号至处理器；处理器具体用于：通过协议选择信号对应的协议输出阀位信号。

协议选择开关10包括开关SA，第五指示灯LED0和第九电阻R0。

开关SA的第一端连接电压VGG，开关SA的第二端分别连接第五指示灯LED0的第一端和处理器；第五指示灯LED0的第一端还连接处理器，第五指示灯LED0的第二端连接第九电阻R0的第一端；第九电阻R0的第二端接地。

其中，当开关SA断开时，协议选择信号为Modbus协议信号，处理器通过Modbus协议输出阀位信号；

当开关SA闭合时，协议选择信号为DP协议信号时，处理器通过DP协议输出阀位信号。

本发明实施例的具体流程如下：

1、磁性指针被电动阀门带动旋转至关超限阀位，位于关超限阀位的第一霍尔开关元件组感应到来自磁性指针的磁场，输出对应的导通信号至处理器。

2、处理器收到来自第一霍尔元件的导通信号或来自第二霍尔元件的导通信号，输出关超限阀位信号。

3、磁性指针被电动阀门带动旋转至关到位阀位，位于关到位阀位的第二霍尔开关元件组感应到来自磁性指针的磁场，输出对应的导通信号至处理器。

4、处理器收到来自第四霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第三霍尔元件的导通信号，输出关到位阀位信号。

5、磁性指针被电动阀门带动旋转至开到位阀位，位于开到位阀位的第三霍尔开关元件组感应到来自磁性指针的磁场，输出对应的导通信号至处理器。

6、处理器收到来自第五霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第六霍尔元件的导通信号，输出开到位阀位信号。

7、磁性指针被电动阀门带动旋转至开超限阀位，位于开超限阀位的第四霍尔开关元件组感应到来自磁性指针的磁场，输出对应的导通信号至处理器。

8、处理器收到来自第七霍尔元件的导通信号或来自第八霍尔元件的导通信号，输出开超限阀位信号。

9、处理器将上述阀位信号转换为电压信号或电流信号后输出。

10、继电器将来自处理器的阀位信号转换为继电器信号并输出。

11、当开关SA断开时，协议选择开关输出Modbus协议信号至处理器，处理器通过Modbus协议输出阀位信号；

当开关SA闭合时，协议选择开关输出DP协议信号至处理器，处理器通过DP协议输出阀位信号。

综上，本发明的阀位信号发讯器被安装在阀体中，可以用来代替机械式电动闸阀或蝶阀的凸轮机构和微动开关结构，克服了现有技术生产制造成本高、安装调试复杂、可靠性低、寿命短缺点，可以有效提高阀位信号的稳定性和精确度，提高控制系统的可靠性，降低安装制造成本和调试维护成本。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元，或装置都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

Claims (8)

1.一种阀位信号发讯器，其特征在于，包括：

与外部的电动阀门连接的磁性指针，所述磁性指针被所述电动阀门带动旋转；

多组霍尔开关元件组，用于在感应到来自磁性指针的磁场时输出对应的导通信号；

分别与多组霍尔开关元件组连接的处理器，用于根据来自各霍尔开关元件组的导通信号输出对应的阀位信号；

所述霍尔开关元件组包括第一霍尔开关元件组、第二霍尔开关元件组、第三霍尔开关元件组和第四霍尔开关元件组；

所述处理器具体用于：

当收到来自第一霍尔开关元件组的导通信号时，输出关超限阀位信号；

当收到来自第二霍尔开关元件组的导通信号时，输出关到位阀位信号；

当收到来自第三霍尔开关元件组的导通信号时，输出开到位阀位信号；

当收到来自第四霍尔开关元件组的导通信号时，输出开超限阀位信号；

所述第一霍尔开关元件组包括第一霍尔元件和第二霍尔元件；所述第一霍尔元件与所述第二霍尔元件紧靠安装，其中一个霍尔元件闭合则阀位在关超限状态；

所述第二霍尔开关元件组包括第三霍尔元件和第四霍尔元件；所述第四霍尔元件代表关到位，所述第三霍尔元件用于辅助判断阀位运动方向；

所述第三霍尔开关元件组包括第五霍尔元件和第六霍尔元件；所述第五霍尔元件代表关到位，所述第六霍尔元件用于辅助判断阀位运动方向；

所述第四霍尔开关元件组包括第七霍尔元件和第八霍尔元件；所述第七霍尔元件与所述第八霍尔元件紧靠安装，其中一个霍尔元件闭合则阀位在开超限状态。

2.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，所述处理器具体用于：

当收到来自第一霍尔元件的导通信号或来自第二霍尔元件的导通信号时，输出关超限阀位信号。

3.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，所述处理器具体用于：

当收到来自第四霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第三霍尔元件的导通信号时，输出关到位阀位信号。

4.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，所述处理器具体用于：

当收到来自第五霍尔元件的导通信号后在预设的时间阈值内收到来自第六霍尔元件的导通信号时，输出开到位阀位信号。

5.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，所述处理器具体用于：

当收到来自第七霍尔元件的导通信号或来自第八霍尔元件的导通信号时，输出开超限阀位信号。

6.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，还包括：

与所述处理器连接的协议选择开关，用于输出协议选择信号至所述处理器；

所述处理器具体用于：通过所述协议选择信号对应的协议输出所述阀位信号。

7.根据权利要求6所述的阀位信号发讯器，其特征在于，所述处理器具体用于：

当所述协议选择信号为Modbus协议信号时，通过Modbus协议输出所述阀位信号；

当所述协议选择信号为DP协议信号时，通过DP协议输出所述阀位信号。

8.根据权利要求1所述的阀位信号发讯器，其特征在于，还包括：

多个继电器，各继电器均与所述处理器连接且与所述阀位信号一一对应，用于将来自所述处理器的阀位信号转换为继电器信号并输出。

Images