CN209590617U - 通用阀门智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通用阀门智能控制器，包括MCU、电源模块、电位器检测模块、4‑20mA模拟量检测模块、限位开关检测模块、远程阀门控制模块、电压检测模块、按键模块、指示灯显示模块、数码管显示模块、继电器驱动模块、数据存储模块，电位器检测模块的输出端、4‑20mA模拟量检测模块的输出端、限位开关检测模块的输出端、远程阀门控制模块的输出端、电压检测模块的输出端、按键模块的输出端分别连接MCU的输入端，MCU的输出端分别连接指示灯显示模块的输入端、数码管显示模块的输入端、继电器驱动模块的输入端、数据存储模块的输入端。本实用新型的通用阀门智能控制器具有3种阀门开度检测方式，且阀门开度测量精度高。

Description

通用阀门智能控制器

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，尤其涉及一种通用阀门智能控制器。

背景技术

阀门控制器是与阀门电动装置配套使用的产品，用以控制电动阀门的开启和关闭，可以实现在控制室内远距离对电动阀门的控制。

现有阀门控制器主要采用电位器来检测阀门的开度，这样虽然能实现阀门开度的检测，但是存在阀门开度检测精度低和阀门开度检测方式单一的缺点，不能用于一些要求阀门开度测量精度高的场合，且由于不同场合的阀门所要求的检测方式存在差异，因此也不能适用于所有阀门开度检测的场合。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种阀门开度检测方式多、阀门开度检测精度高的通用阀门智能控制器。

为了实现以上目的，本实用新型采用这样一种通用阀门智能控制器，包括MCU，实现各种输入信号的处理及输出控制信号；电位器检测模块，根据电位器的阻值变化来检测阀门的开度；4-20mA模拟量检测模块，根据模拟量信号的变化来检测阀门的开度；限位开关检测模块，利用两个限位开关来检测阀门的开度；按键模块，供用户手动控制阀门的工作；数码管显示模块，显示阀门的开度的数值；继电器驱动模块，根据MCU的控制信号驱动继电器的动作；所述电位器检测模块的输出端、4-20mA模拟量检测模块的输出端、限位开关检测模块的输出端、按键模块的输出端分别连接MCU的输入端，所述MCU的输出端分别连接数码管显示模块的输入端、继电器驱动模块的输入端。

上述阀门控制器检测阀门开度有电位器检测、4-20mA模拟量检测、限位开关检测三种方式，可以适用于各种阀门开度检测的场合，提升阀门智能控制器的通用性，尤其是限位开关检测通过设置两个限位开关，再经MCU对其开关时间实现换算得到精确的阀门开度，同时能检测过力矩信号，实现过力矩报警，其中4-20mA模拟量检测模块不仅能检测阀门开度，也能输入4-20mA信号控制阀门开度，按键模块用于本地操作阀门控制器，数码管显示模块方便用户直观地看到阀门开度。

本实用进一步设置为通用阀门智能控制器还包括4-20mA阀位反馈模块，作为反馈阀门阀位的备用信号；电源模块，为各个模块提供工作电压；电压检测模块，采集供电电压的电压信号；指示灯显示模块，显示控制器的工作状态及报警指示；远程阀门控制模块，实现阀门的远程控制；数据存储模块，实现控制器本身运行的工作数据；所述电压检测模块的输出端、远程阀门控制模块的输出端分别连接MCU的输入端，所述MCU的输出端连接4-20mA阀位反馈模块的输入端、指示灯显示模块的输入端、数据存储模块的输入端。

上述通用阀门智能控制器的4-20mA阀位反馈模块能输出相应的4-20mA反馈信号，可作为备选功能实现阀位反馈，阀门控制器本身自带电压检测模块，MCU对电压检测模块采样得到的电压信号进行处理，实现对阀门电机的过载、缺相、堵转等故障保护，远程阀门控制模块可以实现用户远程控制阀门工作，存储模块能存储控制器本身的运行数据，用户能跟踪和读取阀门运行状况、报警信息。

本实用进一步设置为限位开关检测模块包括开到位限位开关、关到位限位开关、电阻R22、电阻R23、电容C28、电容C29、下拉电阻Rp7、上拉电阻Rp6、光电耦合器U4，所述开到位限位开关连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C28的一端，电容C28的另一端接地，所述关到位限位开关连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电容C29的一端，电容C29的另一端接地，所述下拉电阻Rp7的一端分别连接光电耦合器U4的正极，下拉电阻Rp7的另一端接地，所述电阻R22的另一端和电阻R23的另一端分别连接光电耦合器U4的正极，光电耦合器U4的负极和发射极均接地，所述上拉电阻Rp6的一端分别连接光电耦合器U4的集电极，上拉电阻Rp6的另一端接高电平，光电耦合器U4的集电极分别连接到MCU的输入端。

本实用进一步设置为光电耦合器U4的型号为PS2801-4。

上述开到位限位开关和关到位限位开关输入的信号均经过光电耦合器实现信号隔离，具有抗干扰能力强、传输效率高的优点，使限位开关检测模块输出的信号更精确，进一步提高阀门开度测量的准确性。

本实用进一步设置为4-20mA模拟量检测模块包括接口P12、电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、稳压二极管D2、稳压二极管D3，所述接口P12输出4-20mA模拟量信号，所述电阻R3的一端连接电阻R10的一端，电阻R3的另一端分别连接电容C2的一端和稳压二极管D2的负极，电阻R10的另一端、电容C2的另一端、稳压二极管D2的正极共地连接，所述电阻R4的一端连接电阻R11的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端和稳压二极管D3的负极，电阻R11的另一端、电容C3的另一端、稳压二极管D3的正极共地连接，所述电阻R3的一端和电阻R4的一端分别连接接口P12的输出端，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端分别连接MCU的输入端。

上述4-20mA模拟量检测模块将4-20mA信号经阻容电路进行滤波，再经稳压二极管使4-20mA模拟量信号失真小。

本实用进一步设置为电位器检测模块包括接口P13、电阻R5、电容C4、稳压二极管D4，所述接口P13输出电位器的电信号，所述电阻R5的一端连接接口P13的输出端，电阻R5的另一端分别连接电容C4的一端和稳压二极管D4的负极，所述电容C4的另一端和稳压二极管D4的正极共地连接，电阻R5的另一端连接到MCU的输入端。

上述电位器检测模块将电位器的电信号经阻容电路进行滤波，再经稳压二极管使电位器的电信号失真小。

本实用进一步设置为数据存储模块包括存储芯片U6，所述存储芯片U6的第1～4引脚均接地，存储芯片U6的第7引脚和第8引脚均接高平，存储芯片U6的第5引脚和第6引脚分别连接MCU的输出端。

本实用进一步设置为存储芯片U6的型号为AT24C256。

上述数据存储模块基于AT24C256存储芯片，无需外围元器件，直接将对应引脚连接MCU即可，模块电路简单、功耗低。

本实用进一步设置为开到位限位开关和关到位限位开关可以为行程开关或接近开关、气动磁簧开关。

上述限位开关的种类可以根据不同场合阀门的需求选取合适的开关。

本实用进一步设置为MCU的型号为STM32F051R8T6。

上述MCU采用STM32F051系列功耗低，且内置模数转换器和数模转换器，适用于较多模拟量检测的阀门控制器。

附图说明

图1是本实用新型实施例原理方框图。

图2是本实用新型实施例限位开关检测模块和远程阀门控制模块电路原理图。

图3是本实用新型实施例远程阀门控制模块电路原理图。

图4是本实用新型实施例限位开关检测模块电路原理图。

图5是本实用新型实施例4-20mA模拟量检测模块电路原理图。

图6是本实用新型实施例4-20mA模拟量检测模块电路原理图。

图7是本实用新型实施例4-20mA模拟量检测模块电路原理图。

图8是本实用新型实施例电位器检测模块电路原理图。

图9是本实用新型实施例电位器检测模块电路原理图。

图10是本实用新型实施例数据存储模块电路原理图。

图11是本实用新型实施例MCU电路原理图。

具体实施方式

如图1-11所示，本实用新型是一种通用阀门智能控制器，包括MCU，实现各种输入信号的处理及输出控制信号，MCU的型号为STM32F051R8T6；电源模块，为各个模块提供工作电压；电位器检测模块，根据电位器的阻值变化来检测阀门的开度；4-20mA模拟量检测模块，根据模拟量信号的变化来检测阀门的开度；限位开关检测模块，利用两个限位开关来检测阀门的开度；远程阀门控制模块，实现阀门的远程控制；电压检测模块，采集供电电压的电压信号；按键模块，供用户手动控制阀门的工作；指示灯显示模块，显示控制器的工作状态及报警指示；数码管显示模块，显示阀门的开度的数值；继电器驱动模块，根据MCU的控制信号驱动继电器的动作；数据存储模块，实现控制器本身运行的工作数据；4-20mA阀位反馈模块，可作为备选功能实现阀位反馈；所述电位器检测模块的输出端、4-20mA模拟量检测模块的输出端、限位开关检测模块的输出端、远程阀门控制模块的输出端、电压检测模块的输出端、按键模块的输出端分别连接MCU的输入端，所述MCU的输出端分别连接指示灯显示模块的输入端、数码管显示模块的输入端、继电器驱动模块的输入端、数据存储模块的输入端、4-20mA阀位反馈模块的输入端。

如图2-4所示，限位开关检测模块包括开到位限位开关、关到位限位开关、电阻R22、电阻R23、电容C28、电容C29、下拉电阻Rp7、上拉电阻Rp6、光电耦合器U4，光电耦合器U4的型号为PS2801-4，所述开到位限位开关连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C28的一端，电容C28的另一端接地，所述关到位限位开关连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电容C29的一端，电容C29的另一端接地，所述下拉电阻Rp7的一端分别连接光电耦合器U4的正极，下拉电阻Rp7的另一端接地，所述电阻R22的另一端和电阻R23的另一端分别连接光电耦合器U4的正极，光电耦合器U4的负极和发射极均接地，所述上拉电阻Rp6的一端分别连接光电耦合器U4的集电极，上拉电阻Rp6的另一端接高电平，光电耦合器U4的集电极分别连接到MCU的输入端；与限位开关同样的是，远控停止开关、远控关阀开关、远控开阀开关也经过光电耦合器连接到MCU的输入端。

如图5-7所示，4-20mA模拟量检测模块包括接口P12、电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、稳压二极管D2、稳压二极管D3，所述接口P12输出4-20mA模拟量信号，所述电阻R3的一端连接电阻R10的一端，电阻R3的另一端分别连接电容C2的一端和稳压二极管D2的负极，电阻R10的另一端、电容C2的另一端、稳压二极管D2的正极共地连接，所述电阻R4的一端连接电阻R11的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端和稳压二极管D3的负极，电阻R11的另一端、电容C3的另一端、稳压二极管D3的正极共地连接，所述电阻R3的一端和电阻R4的一端分别连接接口P12的输出端，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端分别连接MCU的输入端。

如图8-9所示，电位器检测模块包括接口P13、电阻R5、电容C4、稳压二极管D4，所述接口P13输出电位器的电信号，所述电阻R5的一端连接接口P13的输出端，电阻R5的另一端分别连接电容C4的一端和稳压二极管D4的负极，所述电容C4的另一端和稳压二极管D4的正极共地连接，电阻R5的另一端连接到MCU的输入端。

如图10所示，数据存储模块包括存储芯片U6，存储芯片U6的型号为AT24C256，所述存储芯片U6的第1～4引脚均接地，存储芯片U6的第7引脚和第8引脚均接高平，存储芯片U6的第5引脚和第6引脚分别连接MCU的输出端。

根据以上实施例，本实用新型的通用阀门智能控制器自带电位器检测、4-20mA模拟量检测、限位开关检测三种阀门开度检测方式，用户可以根据自身阀门适合的方式选装对应的检测器件，不仅如此通用阀门智能控制器还有远程及就地控制两种模式，可以通过控制器上的按键来切换至远程控制模式，两种控制模式均能实现阀门的开启、关闭及停止。

Claims (10)

1.一种通用阀门智能控制器，其特征在于：包括MCU，实现各种输入信号的处理及输出控制信号；

电位器检测模块，根据电位器的阻值变化来检测阀门的开度；

4-20mA模拟量检测模块，根据模拟量信号的变化来检测阀门的开度；

限位开关检测模块，利用两个限位开关来检测阀门的开度；

按键模块，供用户手动控制阀门的工作；

数码管显示模块，显示阀门的开度的数值；

继电器驱动模块，根据MCU的控制信号驱动继电器的动作；

所述电位器检测模块的输出端、4-20mA模拟量检测模块的输出端、限位开关检测模块的输出端、按键模块的输出端分别连接MCU的输入端，所述MCU的输出端分别连接数码管显示模块的输入端、继电器驱动模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述通用阀门智能控制器还包括4-20mA阀位反馈模块，作为反馈阀门阀位的备用信号；

电源模块，为各个模块提供工作电压；

电压检测模块，采集供电电压的电压信号；

指示灯显示模块，显示控制器的工作状态及报警指示；

远程阀门控制模块，实现阀门的远程控制；

数据存储模块，实现控制器本身运行的工作数据；

所述电压检测模块的输出端、远程阀门控制模块的输出端分别连接MCU的输入端，所述MCU的输出端连接4-20mA阀位反馈模块的输入端、指示灯显示模块的输入端、数据存储模块的输入端。

3.根据权利要求1或2所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述限位开关检测模块包括开到位限位开关、关到位限位开关、电阻R22、电阻R23、电容C28、电容C29、下拉电阻Rp7、上拉电阻Rp6、光电耦合器U4，所述开到位限位开关连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接电容C28的一端，电容C28的另一端接地，所述关到位限位开关连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接电容C29的一端，电容C29的另一端接地，所述下拉电阻Rp7的一端分别连接光电耦合器U4的正极，下拉电阻Rp7的另一端接地，所述电阻R22的另一端和电阻R23的另一端分别连接光电耦合器U4的正极，光电耦合器U4的负极和发射极均接地，所述上拉电阻Rp6的一端分别连接光电耦合器U4的集电极，上拉电阻Rp6的另一端接高电平，光电耦合器U4的集电极分别连接到MCU的输入端。

4.根据权利要求1或2所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述4-20mA模拟量检测模块包括接口P12、电阻R3、电阻R4、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、稳压二极管D2、稳压二极管D3，所述接口P12输出4-20mA模拟量信号，所述电阻R3的一端连接电阻R10的一端，电阻R3的另一端分别连接电容C2的一端和稳压二极管D2的负极，电阻R10的另一端、电容C2的另一端、稳压二极管D2的正极共地连接，所述电阻R4的一端连接电阻R11的一端，电阻R4的另一端分别连接电容C3的一端和稳压二极管D3的负极，电阻R11的另一端、电容C3的另一端、稳压二极管D3的正极共地连接，所述电阻R3的一端和电阻R4的一端分别连接接口P12的输出端，电阻R3的另一端和电阻R4的另一端分别连接MCU的输入端。

5.根据权利要求1或2所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述电位器检测模块包括接口P13、电阻R5、电容C4、稳压二极管D4，所述接口P13输出电位器的电信号，所述电阻R5的一端连接接口P13的输出端，电阻R5的另一端分别连接电容C4的一端和稳压二极管D4的负极，所述电容C4的另一端和稳压二极管D4的正极共地连接，电阻R5的另一端连接到MCU的输入端。

6.根据权利要求2所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述数据存储模块包括存储芯片U6，所述存储芯片U6的第1～4引脚均接地，存储芯片U6的第7引脚和第8引脚均接高平，存储芯片U6的第5引脚和第6引脚分别连接MCU的输出端。

7.根据权利要求3所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述开到位限位开关和关到位限位开关可以为行程开关或接近开关、气动磁簧开关。

8.根据权利要求1或2所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述MCU的型号为STM32F051R8T6。

9.根据权利要求3所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述光电耦合器U4的型号为PS2801-4。

10.根据权利要求6所述的通用阀门智能控制器，其特征在于：所述存储芯片U6的型号为AT24C256。