CN201723819U - 外部供电式射频自动温控阀 - Google Patents

Abstract

外部供电式射频自动温控阀，属于电动阀门技术领域。它解决了现有供热计量产品存在的受电源影响大、易堵塞、不节能的问题，本实用新型的微型电机的输出轴的一端与阀体中的不锈钢球的转动轴固定连接，用于驱动所述不锈钢球转动；所述输出轴的另一端与阀体转动位置测试装置的测试转盘的转轴固定连接，用于测试不锈钢球的转动位置，所述壳体顶面开有显示窗口和按键窗口，射频线圈固定在壳体内的侧壁上，用于读取壳体外部的射频卡片的信息，温度传感器的测试端位于壳体外部，用于采集外部温度，外部电源连接端口位于壳体外部，用于连接外部供电的直流电源。所述温控阀还可以增加用作备用电源的电池。本实用新型可应用于现有热计量的系统中。

Description

外部供电式射频自动温控阀

技术领域

本发明涉及一种温控电动阀门，属于电动阀门领域，还属于热计量产品。

背景技术

我国人口众多，资源相对紧缺，节约能源、减少环境污染，成为我国国民经济可持续发展的关键。采暖系统采用单管顺流式供热系统，供暖收费按面积计算，对于不能按时缴纳热费的用户没有制约控制手段，在一定程度上影响了企业的经济效益。此外，居民供暖中普遍存在冬季采暖耗热量大，导致热量浪费严重，部分地区甚至造成住宅用户低温。

普通机械式热量表作为一种供热采暖分户计量装置，在实际使用中遇到难于克服的问题：一是因为供热系统水质而造成的堵塞；二是因无收费标准而引发的收费纠纷；三是因仅计量无控制功能而存在的社会不节能、家庭不节支；四是因恶意欠费而存在的物业管理部门收费难；五是工作电源不稳定导致阀门工作状态不稳定，可靠性低。

发明内容

为了解决现有供热计量产品存在的受电源影响大、易堵塞、不节能的问题，本实用新型提供了一种，外部供电式射频自动温控阀。

本实用新型所述的外部供电式射频自动温控阀由阀体和控制盒组成，控制盒固定在阀体上，所述控制盒包括主控电路板、温度传感器、外部电源连接端口、液晶显示器、按键、射频线圈、阀体转动位置测试装置、壳体和微型电机，所述微型电机位于壳体的底部，并且与阀体的壳体固定连接，所述微型电机的输出轴的一端与阀体中的不锈钢球的转动轴固定连接，用于驱动所述不锈钢球转动；所述壳体与阀体的外壳固定连接，阀体转动位置测试装置固定在壳体内，且位于微型电机的上部，微型电机的输出轴的另一端与阀体转动位置测试装置的测试转盘的转轴固定连接，液晶显示器固定在壳体内的上部，并在所述壳体的顶面与所述液晶显示器的显示窗对应的位置开有显示窗口，主控电路板位于壳体内，且固定在液晶显示器下部，按键固定在主控电路板上，在壳体的顶面与所述按键的按钮对应的位置开有按键窗口，射频线圈固定在壳体的侧壁上，温度传感器的测试端位于壳体外部，并且所述温度传感器通过数据线与主控电路板连接，外部电源连接端口位于壳体外部，并且所述外部电源连接端口通过电源线与主控电路板的工作电源输入端口连接。

上述外部供电式射频自动温控阀的电气连接关系为：液晶显示器的数据输入输出端连接主控电路板的显示信号输出输入端，该液晶显示器作为信息输出的显示设备；按键的信号输出端连接主控电路板的按键信号输入端，温度传感器的信号输出端连接在主控电路板的温度信号输入端，主控电路板的电机驱动信号输出端连接微型电机的驱动信号输入端，所述主控电路板的阀体状态信号输入端连接阀体转动位置测试装置的阀体转动位置信号输出端，射频线圈的信号输入输出端连接主控电路板的射频卡信号输入输出端。

本实用新型所述的温控阀的阀体采用静态零功耗电动球阀具有输出扭矩大、功耗低、抗结垢、耐腐蚀、压损小等特点。

所述壳体的顶面开有显示窗口和按键窗口，提供了可视化的人机交换界面，便于人们观察、了解温控阀的工作状态，且可以通过按键进行设置和查询相关信息，控制阀体中不锈钢球的开关操作。

所述射频线圈位于机壳的侧壁内部，对应该侧壁的外部即为读卡区。所述射频线圈在主控电路板的控制下，能够实现非接触式读取射频卡片信息。即：将射频IC卡放到机壳外部读卡区附近，就可以进行读去射频IC卡内部数据的操作。通过设置不同功能的卡（管理卡、清零卡、设置卡、区域检测卡、用户卡、充值卡等等），来实现对温控阀的参数设置、测试等功能。

由于采用射频线圈，所以本实用新型的温控阀是采用射频卡作为数据载体，没有房间布线和室外布线，减少了节能改造成本，同时有效地保证了数据安全。

所述阀体转动位置测试装置适用于测量阀体中不锈钢球的旋转位置的装置，一般采用机械结构实现，该装置能够配合主控制电路板精确测量阀体的不锈钢球的位置，进而判断阀体的状态，即：开状态、关状态。

所述主控电路板能够实现的功能有：1、将外接直流电源输入的直流电压通过电压转换芯片转换成工作电压3.3V。2、从温度传感器获取实时室内温度。3、根据获取的温度控制微型电机旋转，即：控制阀体的开、关或者半开、半关。4、通过射频线圈读取外部射频卡片的相关信息。5、根据读取的射频卡片相关信息控制微型电机旋转。6、将获取的温度信息、外部射频卡片信息在LCD液晶显示器中显示，还可以显示用户或者调试人员需要获知的信息，例如：错误信息、用户卡户、累计供热天数、剩余时间、未开户、表信息、客户编号、供热面积、软件版本号等信息。7、读取按键的状态，并根据预先设定的规则将按键的状态或者多个状态的组合转变成命令控制显示信息或者微型电机的旋转。8、还可以提供声音提示信息。

本实用新型所述的外部供电式射频自动温控阀内部没有供电电源，而是提供了外部电源连接端口，所述外部电源连接端口用于与外部供电电源连接，为温控阀提供工作电源。本实施方式充分考虑到我国北方地区供热周期长，在供热周期内温度不均衡、浪费能源以及工作电源不稳定等问题，将温控阀的供电电源采用外部供电的方式，即采用外部直流电源供电，使得温控阀的供电电源稳定，提高工作可靠性。由于每个温控阀的功耗很低，因此在实际应用时，可以多个温控阀使用同一个直流电源。例如：所述外部直流电源可以采用6V直流电源，将一个供热单元内的所有温控阀并联在一块6V/3A的外接直流电源的电源输出端上，这种方法大大的减小了安装难度和节约了安装时间，而且便于统一管理。

采用本实用新型所述的温控阀实现热计量收费与现有采用热计量表实现热计量和收费方式相比较的优点有：

节能：现有采用的热能计量收费方式，采用热计量表计量用户使用的热量，只是一种计量工具，不具备用户节能操作功能，需要和散热器温控阀配合使用，才能产生节能效果。本实用新型的射频卡智能控制阀自身带有用户开关，用户完全可以根据自己的需要通过开启或关闭实现选 择性消费，达到节能效果。

收费管理：现有采用的热能计量收费方式中，热计量表只显示计量结果，不具备收费和限制使用功能。本实用新型的温控阀，采用射频卡进行采暖预付费，用户只有购买的使用权限消费为0时，程序将自动关闭阀门，实现了收费和消费权限的管理。热能提供部门通过安装在管理部门的专用软件，给用户收费充值同时完成对采暖用户的管理和统计查询。

对供热系统的适应性：热计量表对采暖水质有苛刻要求，特别是水系统中的杂质易造成在流量计腔体内的淤积，使热量表无法工作。射频卡采暖计费控制阀对系统水质无严格要求，运行安全稳定。

维护使用成本：热计量的电池寿命按国家规定6年更换一次。且需要每两年拆下校验一次。射频卡采暖计费控制阀开/关四次，一个30AH的电池可用3年。时钟误差+/-(10-5)，在使用寿命中无须校验。

附图说明

图1是本实用新型所述的温控阀的结构示意图，图2是图1所示壳体SC-11的顶面的结构示意图，图3是图1所示的温控阀的电气连接示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的外部供电式射频自动温控阀由阀体SC-5和控制盒组成，控制盒固定在阀体SC-5上，所述控制盒包括主控电路板SC-1、温度传感器SC-2、外部电源连接端口SC-4、液晶显示器SC-6、按键、射频线圈SC-9、阀体转动位置测试装置SC-10、壳体SC-11和微型电机SC-12，所述微型电机SC-12位于壳体SC-11的底部，并且与阀体SC-5的壳体固定连接，所述微型电机SC-12的输出轴的一端与阀体SC-5中的不锈钢球SC-13的转动轴固定连接，用于驱动所述不锈钢球SC-13转动；所述壳体SC-11与阀体SC-5的外壳固定连接，阀体转动位置测试装置SC-10固定在壳体SC-11内，且位于微型电机SC-12的上部，微型电机SC-12的输出轴的另一端与阀体转动位置测试装置SC-10的测试转盘的转轴固定连接，液晶显示器SC-6固定在壳体SC-11内的上部，并在所述壳体SC-11的顶面与所述液晶显示器SC-6的显示窗对应的位置开有显示窗口SC-7，主控电路板SC-1位于壳体SC-11内，且固定在液晶显示器SC-6下部，按键固定在主控电路板SC-1上，在壳体SC-11的顶面与所述按键的按钮对应的位置开有按键窗口SC-8，射频线圈SC-9固定在壳体SC-11的侧壁上，温度传感器SC-2的测试端位于壳体SC-11外部，并且所述温度传感器SC-2通过数据线与主控电路板SC-1连接，外部电源连接端口SC-4位于壳体SC-11外部，并且所述外部电源连接端口SC-4通过电源线与主控电路板SC-1的工作电源输入端口连接。

上述外部供电式射频自动温控阀的电气连接关系为：液晶显示器SC-6的数据输入输出端连接主控电路板SC-1的显示信号输出输入端，该液晶显示器SC-6作为信息输出的显示设备；按键的信号输出端连接主控电路板SC-1的按键信号输入端，温度传感器SC-2的信号输出端连接在主控电路板SC-1的温度信号输入端，主控电路板SC-1的电机驱动信号输出端连接微型电机SC-12的驱动信号输入端，所述主控电路板SC-1的阀体状态信号输入端连接阀体转动位置测试装置SC-10的阀体转动位置信号输出端，射频线圈SC-9的信号输入输出端连接主控电路板SC-1的射频卡信号输入输出端。

本实施方式所述的阀体SC-5可以采用纳米不锈钢球弹性密封阀体，是“四氟衬弹性密封”技术和高强度的纳米不锈钢球技术，彻底解决了因管道系统结垢、腐蚀和系统水质差造成的堵塞，以及阀门球壁间夹入杂质上起的扭力过大等问题，并具有定期洗阀功能。

本实施方式中的温度传感器SC-2可以采用DS18B20数字温度传感器。该种温度传感器体积小，并可长距离传输数据，因此其可以延伸到住户空间的任意角落。另外，该种传感器是12位温度存贮，最高可精确到小数点后三位，实际中，按照四舍五入方法取整数位，将实时测量的温度传送给主控制电路板SC-1。

本实施方式中所述的按键可以由多个按键组成，进而实现不同的功能。例如：可以由两个按键组成，开/关阀按键和充值/查询按键，其中，开/关按键，在用户对阀有充值操作后，且有预存余值的前提下，便可以使用此按键SC7进行手动开/关阀操作。充值/查询按键，当有对射频IC卡操作时，需要按此键完成对射频IC卡操作，也可以在无射频IC卡操作时，长按此按键3秒以上，进行信息查询操作。

本实施方式的主控电路板SC-1的主控芯片采用TI公司的MSP430系列单片机，该种单片机具有超低功耗、内嵌信息存储器、断电数据不丢失的优点。

本实施方式中的电子器件可以采用军品电子元器件，使得本实施方式所述的温控阀的工作环境可以达到85℃以上，更适合于热计量技术领域。

具体实施方式二：本实施方式所述的外部供电式射频自动温控阀是在具体实施方式一所述的外部供电式射频自动温控阀的基础之上，增加了电池SC-3，所述电池SC-3固定在壳体SC-11内，电池SC-3的供电信号输出端连接主控电路板SC-1的备用电源输入端。

本实施方式增加的电池SC-3可以在外部直流电源不能够提供工作电源的情况下，为温控阀提供工作电源，维持温控阀在断电情况下的正常工作，有效地避免了由于外部直流电源断电造成阀体异常开或者关的情况，提高了温控阀的工作可靠性。

本实用新型所述的温控阀的结构不局限于上述各个实施例所介绍情况。

本实用新型在实际应用时，将外部供电式射频自动温控阀安装在暖气供水管线上，然后将外部电源连接端口与外部直流电源连接。安装完毕之后，采用射频卡来设置用户的相关数据信息，然后在采用用户的射频卡进行充值数据输入，之后，外部供电式射频自动温控阀就可以正常工作了。直到外部供电式射频自动温控阀内预存热费为0、或者供热时间满时，停止工作。

以上所述实施方式仅为本实用新型的实施例，而不限于上述实施例，对于本领域一般技术人员而言，在不背离发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.外部供电式射频自动温控阀，它由阀体（SC-5）和控制盒组成，控制盒位于阀体（SC-5）上，其特征在于，所述控制盒固定在阀体（SC-5）上，所述控制盒包括主控电路板（SC-1）、温度传感器（SC-2）、外部电源连接端口（SC-4）、液晶显示器（SC-6）、按键、射频线圈（SC-9）、阀体转动位置测试装置（SC-10）、壳体（SC-11）和微型电机（SC-12），所述微型电机（SC-12）位于壳体（SC-11）的底部，并且与阀体（SC-5）的壳体固定连接，所述微型电机（SC-12）的输出轴的一端与阀体（SC-5）中的不锈钢球（SC-13）的转动轴固定连接，用于驱动所述不锈钢球（SC-13）转动；所述壳体（SC-11）与阀体（SC-5）的外壳固定连接，阀体转动位置测试装置（SC-10）固定在壳体（SC-11）内，且位于微型电机（SC-12）的上部，微型电机（SC-12）的输出轴的另一端与阀体转动位置测试装置（SC-10）的测试转盘的转轴固定连接，液晶显示器（SC-6）固定在壳体（SC-11）内的上部，并在所述壳体（SC-11）的顶面与所述液晶显示器（SC-6）的显示窗对应的位置开有显示窗口（SC-7），主控电路板（SC-1）位于壳体（SC-11）内，且固定在液晶显示器（SC-6）下部，按键固定在主控电路板（SC-1）上，在壳体（SC-11）的顶面与所述按键的按钮对应的位置开有按键窗口（SC-8），射频线圈（SC-9）固定在壳体（SC-11）的侧壁上，温度传感器（SC-2）的测试端位于壳体（SC-11）外部，并且所述温度传感器（SC-2）通过数据线与主控电路板（SC-1）连接，外部电源连接端口（SC-4）位于壳体（SC-11）外部，并且所述外部电源连接端口（SC-4）通过电源线与主控电路板（SC-1）的工作电源输入端口连接；

上述外部供电式射频自动温控阀的电气连接关系为：液晶显示器（SC-6）的数据输入输出端连接主控电路板（SC-1）的显示信号输出输入端，按键的信号输出端连接主控电路板（SC-1）的按键信号输入端，温度传感器（SC-2）的信号输出端连接在主控电路板（SC-1）的温度信号输入端，主控电路板（SC-1）的电机驱动信号输出端连接微型电机（SC-12）的驱动信号输入端，所述主控电路板（SC-1）的阀体状态信号输入端连接阀体转动位置测试装置（SC-10）的阀体转动位置信号输出端，射频线圈（SC-9）的信号输入输出端连接主控电路板（SC-1）的射频卡信号输入输出端。

2.根据权利要求1所述的外部供电式射频自动温控阀，其特征在于，所述阀体（SC-5）是纳米不锈钢球弹性密封阀体。

3.根据权利要求1所述的外部供电式射频自动温控阀，其特征在于所述温度传感器（SC-2）是DS18B20数字温度传感器。

4.根据权利要求1所述的外部供电式射频自动温控阀，其特征在于所述主控电路板（SC-1）的主控芯片是TI公司的MSP430系列单片机。

5.根据权利要求1所述的外部供电式射频自动温控阀，所述按键由多个按键组成。

6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的外部供电式射频自动温控阀，其特征在于，它还包括电池（SC-3），所述电池（SC-3）固定在壳体（SC-11）内，电池（SC-3）的供电信号输出端连接主控电路板（SC-1）的备用电源输入端。

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