CN205090054U - 基于喷淋阀动作需求的电路控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，包括：微控制器，用于接收远程上位机发出的开阀和关阀指令，并通过电机驱动模块，实现喷淋阀的开阀或关阀动作；与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机，从而带动阀芯动作；电源转换模块，用于将交流电进行降压直流转换，给所述电路控制装置内部供电；与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量；与微控制器连接的霍尔电磁效应位置检测模块，用于检测阀芯的物理位置。本实用新型可实现对喷淋阀的开阀、喷淋、关阀远程智能化控制与状态反馈。

Description

基于喷淋阀动作需求的电路控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动执行机构，尤其是一种用于喷淋阀的电路控制装置。

背景技术

电动执行机构作为开关阀门的动力源，广泛应用于石油，化工，电力，水处理等行业中。由于常规的电动执行机构控制阀门以记录阀门物理位置的方式，来实现对阀门的打开和闭合的正确操作。其前提是，阀门从全关状态到全开状态，以及从全开状态到全关状态，两者对应的物理位移量是一致的。然而，喷淋阀不同于常规物理位移可回复式动作的阀门,如蝶阀,球阀,闸板阀等。其结构由直线行程部分和曲线旋转部分组成。

由于喷淋阀的特殊结构，其由直线行程部分和曲线行程部分两部分组成，所以不能用常规的控制方式来达到对喷淋阀的控制需要。现阶段，对于此结构的阀门，现场大多采用人工干预的方式，不能实现无人工干预的自动控制。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，采用霍尔电磁效应位置检测模块，能够准确记录喷淋阀动作时阀门物理位置，实现对喷淋阀的开阀、喷淋、关阀远程智能化控制与状态反馈。本实用新型采用的技术方案是：

一种基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，包括：

微控制器，用于接收远程上位机发出的开阀和关阀指令，并通过电机驱动模块，实现喷淋阀的开阀或关阀动作；

与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机，从而带动阀芯动作；

电源转换模块，用于将交流电进行降压直流转换，给所述电路控制装置内部供电；

与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量；

与微控制器连接的霍尔电磁效应位置检测模块，用于检测阀芯的物理位置；

与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；

与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；

与微控制器连接的电机温度监测模块，用于监测电机线圈的温度；

与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；

与微控制器连接的遥控模块，用于向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置；

与微控制器连接的电池辅助电源模块，用于向微控制器提供后备电力。

进一步地，所述霍尔电磁效应位置检测模块安装在与喷淋阀阀芯相连的一个反馈轮上；

所述霍尔电磁效应位置检测模块，包括电阻R1、R2、R3、R4，电容C1、C2、C3、C4，磁珠RC1、RC2，开关霍尔管H1和H2；

电阻R1一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H1的第三脚和磁珠RC1一端相连；开关霍尔管H1第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC1另一端与电容C1，电阻R3一端相连；电容C1另一端接地；电阻R3另一端与电容C3一端相连，并接到微控制器一个I/O口；电容C3的另一端接地；

电阻R2一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H2的第三脚和磁珠RC2一端相连；开关霍尔管H2第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC2另一端与电容C2，电阻R4一端相连；电容C2另一端接地；电阻R4另一端与电容C4一端相连，并接到微控制器另一个I/O口；电容C4的另一端接地。

本实用新型的优点在于：

1）实现喷淋阀的远程控制，无需人工干预。

2）操作简单，便于维护。

3）自动化程度较高。

附图说明

图1为本实用新型的电动执行机构和喷淋阀结构示意图。

图2为本实用新型的电连接示意图。

图3为本实用新型的霍尔电磁效应位置检测模块内部电路图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

电动执行机构和喷淋阀结构如图1所示，电动执行机构1通过法兰2连接支架4和阀体7；阀芯8穿过阀体7，上端与电动执行机构1连接，阀芯8能够被电动执行机构1中的电机带动，在阀体7内上下移动，且从阀门全关位置3向下移动至阀门全开位置5时，阀芯8的下端伸出阀体7；

喷淋阀动作过程为：电动执行机构1接收到微控制器的开阀指令后，驱动电机，带动阀门（即喷淋阀）由阀门全闭状态到全开状态后（即阀芯8从阀门全关位置3向下移动至阀门全开位置5），阀芯8即开始在阀体7内不断均匀旋转，此时通过物料进入口6的流体介质进入阀体7，经过阀芯8下端的斜切口，呈弧形雾状向外喷洒出去。当电动执行机构1收到微控制器发出的关阀指令，驱动电机，将阀门由全开状态切换到全闭状态。电动执行机构1包括电机和电机输出动力的轴等。

本实用新型提出的基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，如图2所示，包括：

微控制器，用于接收远程上位机发出的开阀和关阀指令，并通过电机驱动模块，实现喷淋阀的开阀或关阀动作；本实用新型的微控制器采用MSP430；

与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机，从而带动阀芯8动作；电机驱动模块可采用变频器等；

电源转换模块，用于将交流电进行降压直流转换，给所述电路控制装置内部供电；如图2中所示，电源转换模块可对内提供+24v和+5v两种直流电压；

与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态（比如运行或停止等），以及发出用于驱动电机的开关量；就地面板开关模块包括多个开关，各开关的开关量反馈给微控制器的I/O口；

与微控制器连接的霍尔电磁效应位置检测模块，用于检测阀芯8的物理位置；

与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；力矩监测模块主要由力矩传感器和连接力矩传感器的信号整形放大模块组成；

与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；继电器组状态输出模块内包括多个继电器，各继电器与微控制器的I/O口连接，可反映阀门的开度；比如当第一个继电器吸合时，反映阀门开度为25%；

与微控制器连接的电机温度监测模块，用于监测电机线圈的温度；从而达到对电机的过载保护；

与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；

与微控制器连接的遥控模块，用于向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置；遥控模块在图2中未画出；设置参数可在电动执行机构处于停止状态时进行；

与微控制器连接的电池辅助电源模块，用于向微控制器提供后备电力；在外部交流电掉电的情况下，有了电池辅助电源模块，如果有人认为调整喷淋阀阀门开度，微控制器可对阀门的开度准确有效的记录；

如图3所示，所述霍尔电磁效应位置检测模块，如图3所示，包括电阻R1、R2、R3、R4，电容C1、C2、C3、C4，磁珠RC1、RC2，开关霍尔管H1和H2；

电阻R1一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H1的第三脚和磁珠RC1一端相连；开关霍尔管H1第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC1另一端与电容C1，电阻R3一端相连；电容C1另一端接地；电阻R3另一端与电容C3一端相连，并接到微控制器一个I/O口（本例中为P1.1GPIO引脚）；电容C3的另一端接地；

电阻R2一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H2的第三脚和磁珠RC2一端相连；开关霍尔管H2第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC2另一端与电容C2，电阻R4一端相连；电容C2另一端接地；电阻R4另一端与电容C4一端相连，并接到微控制器另一个I/O口（本例中为P1.2GPIO引脚）；电容C4的另一端接地；

上述电路中，磁珠用于抑制高频噪声和尖峰干扰，正电压VDD为+5V。霍尔电磁效应位置检测模块安装在与喷淋阀阀芯8相连的一个反馈轮上，反馈轮安装在电动执行机构1中，反馈轮能够跟随电机而转动；在电机运行时，反馈轮在转动过程中，由于磁铁感应，开关霍尔管会引起电平变化，最终会在微控制器引脚P1.1和引脚P1.2上行成一组正交的脉冲方波，微控制器通过对该正交脉冲方波进行捕获和处理，即可获得表示阀芯物理位置的数字脉冲量。

电动执行机构1在带动喷淋阀动作过程中，阀芯8直线运动时，阀芯8的阀门全关位置3和阀门全开位置5，可以通过霍尔电磁效应位置检测模块检测得到；当阀芯8到达阀门全开位置5，结束直线动作，进入旋转运动时，微控制器获得的表示阀芯物理位置的数字脉冲量还在持续增加；在微控制器收到上位机的关阀指令并使得电动执行机构1开始关阀的时刻，从阀芯8位于阀门全开位置至关阀指令时刻增加的数字脉冲量由于被微控制器所跟踪记录，因此在关阀时，可以扣除这一段时间内的数字脉冲量，因为这段时间内，阀芯8上下物理位置没有变化。从而在关阀时刻，能够使得在关阀过程中，微控制器将之前记录的阀门全开位置5作为关阀的起始位置点，这样就可以将喷淋阀完全关闭。

Claims (3)

1.一种基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，其特征在于，包括：

微控制器，用于接收远程上位机发出的开阀和关阀指令，并通过电机驱动模块，实现喷淋阀的开阀或关阀动作；

与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机，从而带动阀芯(8)动作；

电源转换模块，用于将交流电进行降压直流转换，给所述电路控制装置内部供电；

与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量；

与微控制器连接的霍尔电磁效应位置检测模块，用于检测阀芯(8)的物理位置；

与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；

与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；

与微控制器连接的电机温度监测模块，用于监测电机线圈的温度；

与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；

与微控制器连接的遥控模块，用于向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置；

与微控制器连接的电池辅助电源模块，用于向微控制器提供后备电力。

2.如权利要求1所述的基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，其特征在于：

所述霍尔电磁效应位置检测模块安装在与喷淋阀阀芯(8)相连的一个反馈轮上；

所述霍尔电磁效应位置检测模块，包括电阻R1、R2、R3、R4，电容C1、C2、C3、C4，磁珠RC1、RC2，开关霍尔管H1和H2；

电阻R1一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H1的第三脚和磁珠RC1一端相连；开关霍尔管H1第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC1另一端与电容C1，电阻R3一端相连；电容C1另一端接地；电阻R3另一端与电容C3一端相连，并接到微控制器一个I/O口；电容C3的另一端接地；

电阻R2一端接正电压VDD，另一端与开关霍尔管H2的第三脚和磁珠RC2一端相连；开关霍尔管H2第一脚与正电压VDD相连，第二脚与参考地相连，磁珠RC2另一端与电容C2，电阻R4一端相连；电容C2另一端接地；电阻R4另一端与电容C4一端相连，并接到微控制器另一个I/O口；电容C4的另一端接地。

3.如权利要求1所述的基于喷淋阀动作需求的电路控制装置，其特征在于：

所述微控制器采用MSP430。