CN204127445U - 阀门控制模块及其防爆结构设计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种阀门控制模块，包括供电电源、第一电源单元、第二电源单元、主控CPU芯片；所述供电电源与第一电源单元相连，第一电源单元经第二电源单元与主控CPU芯片供电端相连；所述主控CPU芯片信号输入端与开关量关阀信号检测模块相连，输出端与电磁继电器驱动电路相连；所述电磁继电器驱动电路包括电磁继电器、储能电容、三极管Q1和三极管Q2，储能电容输入端与第一电源单元相连，输出端与电磁继电器相连，主控CPU芯片信号输出端一端经三极管Q1与电磁继电器相连，另一端经三极管Q2与三极管Q1相连。本阀门控制模块体积小巧，易内置于阀门内部，形成防爆式结构，可有效保护线圈、实现多次连续关阀，而且能智能排除电源电压波动引起的干扰。

Description

阀门控制模块及其防爆结构设计

技术领域

本实用新型涉及一种阀门控制设备，特别涉及一种以断电或单个脉冲为动作信号的电磁切断阀用阀门控制模块及其防爆结构设计。

背景技术

现有断电关闭用电磁切断阀控制方式有很多，最早是直接通过电源信号的有无进行控制，电磁线圈通电时，产生磁力，断电时，磁力消失，通过磁力的有无，与弹簧相互作用，实现阀门的开启与关闭。该控制方式电磁线圈长期通电，线圈内部漆包线上的功耗大，容易发热，烧坏；对于燃气紧急切断阀来讲，阀门关闭时，不需要通过线圈的通电来打开阀门，此时线圈通电毫无意义，而且带来发热、烧坏的隐患。为了克服这一弊端，通常需要另外购置阀门控制箱，根据自己的要求进行开关阀配置。阀门控制箱的功耗大，成本高，体积大，操作复杂，且外置于阀门，不具备保护功能，没有防爆性能。

专利号ZL 200910304335.1中公开了一种电磁线圈电路，通过储能电容断电关阀的设计电路，解决了传统电磁线圈功耗太大、长时间通电漆包线易发热烧坏的问题，但该方法无法克服电源电压突然跌落引起的电磁阀误动作。尤其是在工业场合，大的用电设备启停过程中，电源电压突然下降又迅速回升是常有的情况，此时如果电磁阀自动执行关闭动作，是不合理的。现有技术的另一缺点是不能实现自动连续关阀，当控制模块执行了关阀指令后，工作过程就结束了，此时如果有人强行开启阀门，则控制模块无法做出反应。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种可置于阀门内部的小型阀门控制模块，其可根据关阀指令，给电磁线圈供电，产生磁力，从而关闭阀门；当阀门关闭后，停止给阀门供电，以防止线圈发热、烧坏；并且可实现自动连续关阀，可智能判断排除电源电压波动引起的干扰，防止误动作。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

1、阀门控制模块，包括供电电源、第一电源单元、第二电源单元、主控CPU芯片；所述供电电源经变压器，稳流整压后与第一电源单元相连，第一电源单元经第二电源单元与主控CPU芯片供电端相连；所述主控CPU芯片信号输入端与开关量关阀信号检测模块相连，输出端与电磁继电器驱动电路相连；所述电磁继电器驱动电路包括电磁继电器、储能电容、三极管Q1和三极管Q2，储能电容输入端与第一电源单元相连，输出端与电磁继电器相连，主控CPU芯片信号输出端一端经三极管Q1与电磁继电器相连，另一端经三极管Q2与三极管Q1相连。

所述第一电源单元经二极管D1、电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1相连，电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间并联有储能电容C2，且储能电容C2一端与电阻R2输出端相连，另一端接地；所述电磁继电器电磁开关进一步包含常开触点和常闭触点，所述常闭触点连接至电压输出端Vout，二极管V1一端与电压输出端Vout相连，另一端接地，用以输出信号给电磁线圈。

所述第一电源单元经二极管V2、电阻R3与电磁继电器的第二端电性连接，储能电容C4一端与电阻R3输出端相连，另一端接地。

所述主控CPU芯片信号输出端一端经电阻R4、二极管D2与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R15，三极管Q1集电极与电磁继电器第一端电性连接，电磁继电器第一端和第二端并联有二极管D3。

所述主控CPU芯片信号输出端另一端经电阻R12与三极管Q2基极连接，三极管Q2发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R14，三极管Q2集电极经电阻R9与电磁继电器的第二端电性连接。

所述三极管Q2集电极经二极管V3、按键开关SW与三极管Q1基极相连接。

所述主控CPU芯片型号为AT89C2051。

所述供电电源为220 V市电供电。

所述第一电源单元为24 V直流电源单元。

所述第二电源单元为5 V直流电源单元。

所述供电电源与第一电源单元之间为桥式稳流整压电路。

作为优选的，所述电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间还并联有储能电容C3，且储能电容C3一端与电阻R2输出端相连，另一端与储能电容C2的负极相连。

2、阀门控制模块的防爆结构，包括绝缘外壳，绝缘外壳内设置有电源线引出口和CPU线路板，所述CPU线路板包括主控CPU芯片，以及与主控CPU芯片电连接的储能电容，绝缘外壳与电源引线出口之间、电源引线与CPU线路板之间、以及绝缘外壳与CPU线路板之间均设有浇封层。

作为优选的，所述胶封层的材质为环氧树脂。

本实用新型的阀门控制模块与现有技术相比，所产生的有益效果是：

1、通过储能电容脉冲放电实现关阀，节约能源，常态下耗电小于2W，可有效保护线圈，不会使线圈发热或烧坏。

2、实现实现断电自动关阀，智能判断排除电源电压波动引起的干扰，防止误动作。

3、根据输入信号，实现多次连续关阀，防止人为误开阀，确保安全状态下才允许开阀。

4、体积小巧，易于内置到阀门内部；防爆式设计，适用于多种易燃易爆场所。

附图说明

附图1是本实用新型阀门控制模块的电路原理图。

附图2是本实用新型阀门控制模块的功能框图。

附图3是本实用新型阀门控制模块防爆结构设计图。

图中，1、绝缘外壳，2、CPU线路板，3、电源线引出口，4、主控CPU芯片、5、储能电容，6、浇封层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的阀门控制模块及其防爆结构设计作以下详细说明。

实施例1

结合附图1、附图2，本实用新型的阀门控制模块，包括220 V供电电源、24 V直流电源单元、5 V直流电源单元、主控CPU芯片，主控CPU芯片型号为AT89C2051；220 V供电电源经变压器，桥式稳流整压后转换为24 V直流电源单元，24 V直流电源降压整流转为5 V电压，与主控CPU芯片供电端相连；主控CPU芯片信号输入端11脚与开关量关阀信号检测模块相连，输出端与电磁继电器驱动电路相连；所述电磁继电器驱动电路包括电磁继电器、储能电容、三极管Q1和三极管Q2，储能电容输入端与第一电源单元相连，输出端与电磁继电器相连，主控CPU芯片信号输出端17脚经三极管Q1与电磁继电器相连，15脚经三极管Q2与三极管Q1相连。

所述24 V直流电源单元经二极管D1、电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1相连，电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间并联有储能电容C2，且储能电容C2一端与电阻R2输出端相连，另一端接地；所述电磁继电器电磁开关进一步包含常开触点和常闭触点，所述常闭触点连接至电压输出端Vout，二极管V1一端与电压输出端Vout相连，另一端接地，用以输出信号给电磁线圈。

所述24 V直流电源单元经二极管V2、电阻R3与电磁继电器的第二端电性连接，储能电容C4一端与电阻R3输出端相连，另一端接地。

所述主控CPU芯片信号输出端17脚经电阻R4、二极管D2与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R15，三极管Q1集电极与电磁继电器第一端电性连接，电磁继电器第一端和第二端并联有二极管D3。

所述主控CPU芯片信号输出端15脚经电阻R12与三极管Q2基极连接，三极管Q2发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R14，三极管Q2集电极经电阻R9与电磁继电器的第二端电性连接。

所述三极管Q2集电极经二极管V3、按键开关SW与三极管Q1基极相连接。

作为优选的，所述电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间还并联有储能电容C3，且储能电容C3一端与电阻R2输出端相连，另一端与储能电容C2的负极相连。

本实用新型的阀门控制模块核心部件是主控CPU芯片和至少一组储能电容。220 V供电电源经变压器、桥式稳流整压后转换为24 V直流电源，给储能电容充电。24V直流电源降压整流转为5V电压，供主控CPU芯片工作。开关量关阀信号检测模负责接收开关量形式的关阀信号，通过管脚11与主控CPU芯片相连。

正常工作时，通电后，储能电容C2、C3、C4迅速通电，电磁继电器电磁开关固定端K1与常开触点导通，电磁继电器处于断路状态，电流不经电磁线圈，电磁线圈上无功耗。主控CPU芯片通过管脚11采集输入信号，采集频率为50次/秒，判断是否有关阀电信号。主控CPU芯片17脚输出低电平，三极管Q1截止，主控CPU芯片15脚输出高电平，三极管Q2导通。

当管脚11采集到开关量关阀信号检测模输出的关阀信号时，主控CPU芯片17脚输出高电平，使三极管Q1导通，电磁继电器电磁开关固定端K1与常闭触点导通，电磁继电器吸合，储能电容C2、C3通过电磁继电器对电磁线圈放电，线圈通电使阀门关闭。主控CPU芯片17脚输出高电平3秒后，恢复为低电平，三极管Q1截止，电磁继电器释放，储能电容C2、C3放电电路断开，C2、C3重新充电，等待下一次放电，等待过程中线圈不再通电，有效地保护了电磁线圈。如开关量关阀信号检测模输入端关阀信号不消失，比如自动报警系统一直处于报警状态，则系统每隔1分钟进行一次关阀动作，防止未解除关阀原因时人为开阀，预防发生事故。

当出现断电情况时，主控CPU失电，15脚输出的高电平消失，则三极管Q2由导通转为截止，三极管Q2的集电极电位上升，通过二极管V3加到三极管Q1的基极，此过程大约需要3.5秒钟，在这段时间内，电源如果恢复，则放电关阀过程立即中断，有效避免由于电源电压波动导致电磁阀误动作。当电压高于0.7V以后，高电平使三极管Q1导通，则电磁继电器吸合，储能电容C2、C3通过电磁继电器对电磁线圈放电，线圈通电从而导致阀门关闭，储能电容C4放电完毕，则电磁继电器转为断开状态，确保断电状态下阀门自动关闭。

实施例2

结合附图3，本实用新型的阀门控制模块的防爆结构，包括绝缘外壳1，绝缘外壳1内设置有CPU线路板2和电源线引出口3，所述CPU线路板2包括主控CPU芯片4、以及与主控CPU芯片电连接的储能电容5，绝缘外壳1与电源引线出口3之间、电源引线出口3与CPU线路板2之间、以及绝缘外壳1与CPU线路板2之间均设有浇封层6，所述浇封层上表面与绝缘外壳平齐，浇封层厚度大于1.5毫米。

作为优选的，所述浇封层6的材质为环氧树脂。

Claims (10)

1.一种阀门控制模块，其特征在于，包括供电电源、第一电源单元、第二电源单元、主控CPU芯片；所述供电电源经变压器，稳流整压后与第一电源单元相连，第一电源单元经第二电源单元与主控CPU芯片供电端相连；所述主控CPU芯片信号输入端与开关量关阀信号检测模块相连，输出端与电磁继电器驱动电路相连；所述电磁继电器驱动电路包括电磁继电器、储能电容、三极管Q1和三极管Q2，储能电容输入端与第一电源单元相连，输出端与电磁继电器相连，主控CPU芯片信号输出端一端经三极管Q1与电磁继电器相连，另一端经三极管Q2与三极管Q1相连。

2.根据权利要求1所述的阀门控制模块，其特征在于，所述第一电源单元经二极管D1、电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1相连，电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间并联有储能电容C2，且储能电容C2一端与电阻R2输出端相连，另一端接地；所述电磁继电器电磁开关进一步包含常开触点和常闭触点，所述常闭触点连接至电压输出端Vout，二极管V1一端与电压输出端Vout相连，另一端接地；

所述第一电源单元经二极管V2、电阻R3与电磁继电器的第二端电性连接，储能电容C4一端与电阻R3输出端相连，另一端接地；

所述主控CPU芯片信号输出端一端经电阻R4、二极管D2与三极管Q1基极连接，三极管Q1发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R15，三极管Q1集电极与电磁继电器第一端电性连接，电磁继电器第一端和第二端并联有二极管D3；

所述主控CPU芯片信号输出端另一端经电阻R12与三极管Q2基极连接，三极管Q2发射极接地，且其发射极与基极之间串接有电阻R14，三极管Q2集电极经电阻R9与电磁继电器的第二端电性连接。

3.根据权利要求1或2所述的阀门控制模块，其特征在于，所述三极管Q2集电极经二极管V3、按键开关SW与三极管Q1基极相连接。

4.根据权利要求3所述的阀门控制模块，其特征在于，所述主控CPU芯片型号为AT89C2051。

5.根据权利要求1或2或4所述的阀门控制模块，其特征在于，所述第一电源单元为24 V直流电源单元。

6.根据权利要求1或2或4所述的阀门控制模块，其特征在于，所述第二电源单元为5 V直流电源单元。

7.根据权利要求1或2或4所述的阀门控制模块，其特征在于，所述供电电源与第一电源单元之间为桥式稳流整压电路。

8.根据权利要求2所述的阀门控制模块，其特征在于，所述电阻R2与电磁继电器电磁开关固定端K1之间还并联有储能电容C3，且储能电容C3一端与电阻R2输出端相连，另一端与储能电容C2的负极相连。

9.阀门控制模块的防爆结构，其特征在于，包括绝缘外壳，绝缘外壳内设置有电源线引出口和CPU线路板，所述CPU线路板包括主控CPU芯片、以及与主控CPU芯片电连接的储能电容，绝缘外壳与电源引线出口之间、电源引线与CPU线路板之间、以及绝缘外壳与CPU线路板之间均设有浇封层。

10.根据权利要求9所述的阀门控制模块的防爆结构，其特征在于，所述浇封层的材质为环氧树脂。