CN209164742U - 一种阀门开度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀门开度检测装置，所述检测装置包括阀门夹具、阀门杆夹具、传感控制器和磁铁，所述阀门夹具用于安装于阀门上，所述传感控制器设置于所述阀门夹具上，所述阀门杆夹具用于安装于阀门杆上，其上设置有若干磁铁，本实用新型可实现阀门开度自动检测、开度实时显示以及远程在线监测的目的。

Description

一种阀门开度检测装置

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别是涉及一种阀门开度检测装置。

背景技术

阀门在日常生活及工业生产中应用广泛，多用于供水或供气或供输油管路中用于控制管路中的流量或开关。阀门有手动阀门和电动阀门两大类，目前应用最多的仍是手动阀门，但手动阀门大多没有开度指示装置，能够远程监测开度的阀门几乎没有。

公开号为CN207848580U的中国实用新型专利揭示了一种阀门开度的检测机构，该阀门开度的检测结构包括电路板以及用于检测磁铁位置的感应器，所述感应器与所述电路板电连接，检测结构还包括呈筒状的连接筒，所述连接筒的侧部开设有卡口，所述感应器卡接于所述卡口内，所述电路板连接在连接筒的一端且部分遮挡所述连接筒的端口，该阀门开度检测机构具有装配方便的优点，解决了现有的电动阀执行机构装配不便的问题。

然而，这种阀门开度的检测结构在安装时需要注胶固定，实际使用中的阀门成品大多没有开度检测装置，这种结构不适合用于成品阀门的改造升级；另外，这种结构采用干簧管作为感应部件，属于机械开关，使用寿命较电子传感开关短很多。

实用新型内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种阀门开度检测装置，以实现阀门开度自动检测、开度实时显示以及远程在线监测的目的。

为达上述目的，本实用新型提出一种阀门开度检测装置，所述检测装置包括阀门夹具、阀门杆夹具、传感控制器和磁铁，所述阀门夹具用于安装于阀门上，所述传感控制器设置于所述阀门夹具上，所述阀门杆夹具用于安装于阀门杆上，其上设置有若干磁铁。

优选地，所述传感控制器：

电池模块，用于给整个检测装置提供能量供给；

感应检测电路，用于通过检测安装在所述阀门杆夹具上的磁铁靠近和离开感应检测电路时的输出信号变化来获得阀门杆的旋转圈数，从而得到连接在阀门杆上的阀门闸的位置；

数据处理电路，用于获取感应检测电路的输出信号，以根据输入信号判断阀门是旋进还是旋出，并且得到旋进或旋出的量，然后计算出阀门的实际开度。同时，所述数据处理电路还负责接收输入控制电路的控制输入信号以及输出显示内容至所述显示电路显示，控制无线通讯电路与服务器或网关的数据通讯；

显示电路，用于显示所述数据处理电路输出的显示内容；

输入控制电路，接收用户的输入信息；

无线通讯电路，用于进行无线通信；

数据存储电路，用于存储阀门变化的数据。

优选地，所述电池模块采用自放电极小的一次性锂亚电池。

优选地，所述感应检测电路包括两个磁阻传感器U8、U9及分别与其并联的电容，安装在所述传感控制器靠近所述阀门杆的位置。

优选地，所述数据处理电路包括微处理器U6和看门狗U7以及其他辅助元件，用于将所述感应检测电路的输出信号输入到所述微处理器U6的外部中断检测引脚，以根据编码的变化顺序可以判断阀门是旋进还是旋出，并且得到旋进或旋出的量，然后计算出阀门的实际开度。

优选地，所述显示电路采用电子墨水屏显示电路，通过SPI总线连接所述数据处理电路。

优选地，所述输入控制电路包括若干电容触摸按键、电容输入检测元件以及外围器件，用于参数设置、启动阀门开度标定，调取帮助信息。

优选地，所述无线通讯电路包括NB-IOT电路和Lora电路，同时支持NB-IOT、Lora两种通信技术或根据需要只使用其中之一。

与现有技术相比，本实用新型一种阀门开度检测装置通过将感应检测电路安装在传感控制器在靠近阀门杆的位置,通过检测安装在阀门杆夹具上的小磁铁靠近和离开磁阻传感器时的输出信号变化来计算阀门杆的旋转圈数，从而得到连接在阀门杆上的阀门闸的位置，进而得阀门的实际开度,并通过显示电路实时显示阀门开度以及通过无线通讯电路进行远程通讯，实现了阀门开度自动检测、开度实时显示以及远程在线监测的目的。

附图说明

图1a为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的立体结构示意图；

图1b为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的主视图；

图1c为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的俯视图；

图2为本实用新型具体实施例中传感控制器3的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例中电池模块31的电路结构图；

图4为本实用新型具体实施例中感应检测电路32的电路结构图；

图5为本实用新型具体实施例中数据处理电路33的电路结构图；

图6为本实用新型具体实施例中电子墨水屏显示电路的电路结构图；

图7为本实用新型具体实施例中输入控制电路35的电路结构图；

图8为本实用新型具体实施例中无线通讯电路36的电路结构图；

图9为本实用新型具体实施例中数据存储电路37的电路结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

由于阀门的开度由阀门闸的位置决定，阀门闸的位置和阀门杆的圈数成比例关系，阀门杆每旋转一圈，阀门杆移动的位置是固定的，因此可以通过测量阀门杆转动的圈数来计算出阀门的具体开度。

图1a为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的立体结构示意图，图1b为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的主视图，图1c为本实用新型一种阀门开度检测装置安装于阀门的俯视图。如图1a、图1b及图1c所示，本实用新型一种阀门开度检测装置，包括阀门夹具1、阀门杆夹具2、传感控制器3和磁铁4，其中，阀门夹具1用于安装于阀门上，传感控制器3设置于阀门夹具1上，阀门杆夹具2用于安装于阀门杆上，其上设置有若干磁铁4(一般采用体积较小的小磁铁)，本实用新型利用阀门夹具1和阀门杆夹具2为小磁铁4和传感控制器3提供安装结构，其特点是不仅适用于新阀门的生产，也可用于已经投入使用的阀门升级，具有广泛的适用范围和灵活性

图2为本实用新型具体实施例中传感控制器3的结构示意图。如图2所示，传感控制器3包括电池模块31、感应检测电路32、数据处理电路33、显示电路34、输入控制电路35、无线通讯电路36以及数据存储电路37。

其中，电池模块31，用于给整个检测装置提供能量供给；感应检测电路32安装在传感控制器3在靠近阀门杆的位置，用于通过检测安装在阀门杆夹具2上的小磁铁4靠近和离开感应检测电路32时的输出信号变化来计算阀门杆的旋转圈数，从而间接得到连接在阀门杆上的阀门闸的位置，然后根据阀门闸的位置计算出阀门的具体开度；数据处理电路33，用于获取感应检测电路32的输出信号，以根据输入信号的编码的变化顺序判断阀门是旋进还是旋出，以及旋进或旋出的量，同时，数据处理电路还负责接收输入控制电路35的控制输入信号，以及输出显示内容至显示电路34显示，控制无线通讯电路36与服务器或网关的数据通讯；显示电路34，用于显示数据处理电路33输出的显示内容，例如显示阀门开度、电池电量、标定菜单以及帮助信息等内容；输入控制电路35，接收用户的输入信息，例如参数设置、启动阀门开度标定，调获取帮助信息等功能；无线通讯电路36，用于进行无线通信；数据存储电路37，用于存储阀门变化的数据。

图3为本实用新型具体实施例中电池模块31的电路结构图。如图3所示，电池模块31由电池J5、开关MOS管Q2以及滤波电容(C17、C18、C23、C24、C25、C26、C27)和电阻(R20、R21、R24、R27、R30、R31)以及二极管D6组成，用于给整个检测装置提供能量供给，本实用新型使用自放电极小的一次性锂亚电池，由于整个电路系统都采用极低功耗设计，可以保证电池能够至少一年以上的时间。

图4为本实用新型具体实施例中感应检测电路32的电路结构图。如图4所示，感应检测电路32由U8、U9两个磁阻传感器及分别与其并联的电容C36、C37构成，安装在传感控制器3靠近阀门杆的位置，用于通过检测安装在阀门杆夹具2上的小磁铁4靠近和离开磁阻传感器时的输出信号变化来计算阀门杆的旋转圈数，从而间接得到连接在阀门杆上的阀门闸的位置。以安装1个小磁铁为例，当小磁铁4远离传感控制器3时，U8、U9的输出电平都为0，记为编码00，当磁铁靠近磁阻传感器时，磁阻传感器的输出信号发生变化，磁铁的运动方向不同，磁阻传感器的电平变化顺序也不同，通过调整磁阻传感器的位置，可以做到阀门杆每旋进一圈，U8、U9的编码变化顺序依次循环为00->01->11->10->00；相反地，阀门杆每旋出一圈，U8、U9的编码变化顺序依次循环为00->10->11->01->00。

图5为本实用新型具体实施例中数据处理电路33的电路结构图。如图5所示，数据处理电路33主要由微处理器U6(STM32L071CZT6)和看门狗U7(MAX823REUK_T)以及其他辅助元件(滤波电容、电感以及电阻)构成，用于将感应检测电路的输出信号输入到微处理器U6的外部中断检测引脚，以根据编码的变化顺序可以判断阀门是旋进还是旋出，同时数据处理电路还负责接收输入控制电路35的控制输入信号，以及通过SPI总线控制显示电路的显示内容，控制无线通讯电路与服务器或网关的数据通讯。

在本实用新型具体实施例中，显示电路34采用电子墨水屏显示电路，如图6所示，电子墨水屏显示电路34主要由J2连接的电子墨水屏及周边电路构成，用于显示阀门开度、电池电量、标定菜单以及帮助信息等内容

图7为本实用新型具体实施例中输入控制电路35的电路结构图。输入控制电路35由电容触摸按键P1～P4、电容输入检测元件U4(TS04)以及外围器件(如滤波电容、电感和电阻)构成，作为UI输入接口，接收用户的输入信息，用于参数设置、启动阀门开度标定，调取帮助信息等功能。

图8为本实用新型具体实施例中无线通讯电路36的电路结构图。无线通讯电路36由NB-IOT和Lora两部分构成，分别是由U1、J1组成的NB-IOT电路和U3、J4组成的Lora电路，用于进行无线通信，通过设置可同时支持NB-IOT、Lora两种通信技术冗余使用，或者根据需要只使用其中之一的电路以节省整个检测装置的电量消耗。

图9为本实用新型具体实施例中数据存储电路37的电路结构图。数据存储电路37由TF卡插槽U5构成，插入TF卡之后，MCU能自动检测到卡的存在，并将阀门变化的数据存储在TF卡内，同时系统参数变化时，MCU也会将修改的日志存储到TF卡内，TF卡从装置取出后可以连到电脑上导出历史数据的内容

本实用新型之阀门开度检测装置在初次使用时需要对其进行初始化操作，初始化时需要先将阀门完全关闭，然后通过输入按键将显示屏调到标定界面，启动标定程序，然后旋转阀门将阀门完全打开，然后通过输入按键完成标定工作，标定完成后，阀门开度检测装置自动进入到自动检测状态，实时显示当前的阀门开度和电池电量。

优选地，如果想提高阀门开度检测的精度，可以在阀门杆夹具2上提高磁铁的安装精度，例如均匀安装4个磁铁，则该装置的检测精度为阀门杆的1/4丝。

这里需说明的是，本实用新型中根据阀门闸的位置计算出阀门的具体开度虽涉及到方法特征，但具体如何根据阀门闸的位置计算出阀门的具体开度等涉及方法的特征采用的是现有技术，不属于本实用新型所保护的范围。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型结构简单、安装方便，不仅适用于新阀门的生产，也可用于已经投入使用的阀门升级，具有广泛的适用范围和灵活性。

2、超低功耗：选用微功耗的磁阻传感器用作传感元件，所有电子元件都具有低功耗的特点，在保证检测精度的前提下能够提供超长的电池续航时间。

3、本实用新型采用两种无线冗余传输技术，通过设置可同时支持NB-IOT、Lora两种通信技术冗余使用，或者根据需要只使用其中之一的电路以节省整个检测装置的电量消耗，可同时满足广域的区域内使用和局域区域内自组网的使用环境。

4、本实用新型采用电子墨水屏，具有显示内容掉电不丢失、无需背光光源的特点，功耗极低。

5、本实用新型采用电容触摸按键技术，无机械按键，方便结构设计为全密封防水结构。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (8)

1.一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述检测装置包括阀门夹具、阀门杆夹具、传感控制器和磁铁，所述阀门夹具用于安装于阀门上，所述传感控制器设置于所述阀门夹具上，所述阀门杆夹具用于安装于阀门杆上，其上设置有若干磁铁。

2.如权利要求1所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于，所述传感控制器：

电池模块，用于给整个检测装置提供能量供给；

感应检测电路，用于通过检测安装在所述阀门杆夹具上的磁铁靠近和离开感应检测电路时的输出信号变化来获得阀门杆的旋转圈数，从而得到连接在阀门杆上的阀门闸的位置；

数据处理电路，用于获取感应检测电路的输出信号，所述数据处理电路还负责接收输入控制电路的控制输入信号以及输出显示内容至所述显示电路显示，控制无线通讯电路与服务器或网关的数据通讯；

显示电路，用于显示所述数据处理电路输出的显示内容；

输入控制电路，接收用户的输入信息；

无线通讯电路，用于进行无线通信；

数据存储电路，用于存储阀门变化的数据。

3.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述电池模块采用自放电极小的一次性锂亚电池。

4.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述感应检测电路包括两个磁阻传感器U8、U9及分别与其并联的电容，安装在所述传感控制器靠近所述阀门杆的位置。

5.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述数据处理电路包括微处理器U6和看门狗U7以及其他辅助元件，用于将所述感应检测电路的输出信号输入到所述微处理器U6的外部中断检测引脚，以根据编码的变化顺序可以判断阀门是旋进还是旋出。

6.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述显示电路采用电子墨水屏显示电路，通过SPI总线连接所述数据处理电路。

7.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述输入控制电路包括若干电容触摸按键、电容输入检测元件以及外围器件，用于参数设置、启动阀门开度标定，调取帮助信息。

8.如权利要求2所述的一种阀门开度检测装置，其特征在于：所述无线通讯电路包括NB-IOT电路和Lora电路，同时支持NB-IOT、Lora两种通信技术或根据需要只使用其中之一。