CN218883162U - 一种两线阀门状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种两线阀门状态检测电路，包括采样电阻、第一电容和电压采集单元，采样电阻的第一端与集成驱动芯片的第一输出端连接，采样电阻的第二端分别与阀门电机的第一供电线、第一电容的第一端和电压采集单元的输入端连接，第一电容的第二端分别与阀门电机的第二供电线和集成驱动芯片的第二输出端连接。通过在集成驱动芯片的第一输出端与阀门电机的第一供电线的连接线路中串接采样电阻，电压采集单元直接采集采样电阻第二端的电压，实现阀门电机运行状态的间接检测，简化了测量电路，无需介入阀门电机内部，采用第一电容消除电机尖峰电压火花干扰提高检测准确性。

Description

一种两线阀门状态检测电路

技术领域

本实用新型涉及检测电路，尤其涉及一种两线阀门状态检测电路。

背景技术

燃气管道中常常会使用电机阀门来切断气源达到欠费断气或者紧急情况下防止燃气泄漏的目的。电机阀门中的两线阀门因其结构简单、成本低的特点而备受青睐。两线阀门是指该电机阀门仅具有两条供电线，通过控制两条供电线的电平高低来控制阀门的电机(简称阀门电机)的正反转，阀门电机正转和反转分别对应开阀操作和关阀操作，但是两线阀门没有状态输出管脚不能获取阀门的运行状态。两线阀门若未关到位会造成燃气泄漏，若关或开到位后持续堵转会造成电池功耗损失较大且有损坏阀门风险，因此，需要对两线阀门的阀门状态进行检测，以便后续根据阀门运行状态人工操作阀门或电动控制阀门以避免没有开、关到位或堵转的问题。

现有专利CN203395326U中公开了一种燃气表阀门堵转检测电路，包括电动阀门、MCU、两个场效应管，该电路还包括一个检测电阻，两个场效应管的漏极均通过检测电阻后接地，所述检测电阻与场效应管连接的一端还与MCU的AD采样端连接，用于判断电动阀门的运行状态；两个所述场效应管的源极分别与电动阀门的两根供电线连接。该检测电路虽然能够对电动阀门关或开到位进行检测，但是场效应管需要与阀门电机的驱动电路(三极管自搭建的桥式电路)连接，电路连接较为复杂，并且现有产品中两线阀门的电机驱动电路多采用集成驱动芯片，很少自己搭建驱动电路，现有专利的检测电路需要介入由三极管组成的电机阀门驱动电路，电路连接较为复杂，检测不便，对于阀门电机使用集成驱动芯片场景无法适用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种可用于集成驱动芯片的简便的阀门状态检测电路。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种两线阀门状态检测电路，包括采样电阻、第一电容和电压采集单元，所述采样电阻的第一端与集成驱动芯片的第一输出端连接，采样电阻的第二端分别与阀门电机的第一供电线、第一电容的第一端和电压采集单元的输入端连接，第一电容的第二端分别与阀门电机的第二供电线和集成驱动芯片的第二输出端连接。

上述技术方案：集成驱动芯片的第一输出端与阀门电机的第一供电线对应，集成驱动芯片的第二输出端与阀门电机的第二供电线对应，对于采用集成驱动芯片驱动的阀门电机，通过在集成驱动芯片的第一输出端与阀门电机的第一供电线的连接线路中串接采样电阻，电压采集单元直接采集采样电阻第二端的电压，由于阀门电机在开、关运行中的工作电流与堵转电流存在较大差别，因此电压采集单元采集到的电压也会存在较大差别，从而实现对阀门电机运行状态的间接检测，相比现有技术本实用新型简化了测量电路，无需介入阀门电机内部，由于采样电阻直接连接在阀门电机的第一供电线端，电压采集单元采集到的电压存在电机尖峰电压火花干扰，故采用第一电容消除该干扰以提高检测结果的准确性。

优选地，还包括位于电压采样芯片的输入端和阀门电机的第一供电线之间的过压保护器件。

上述技术方案：电机内部由线圈组成，电机堵转后电流较大，关闭后停转电流瞬间消失，线圈阻碍电流变小瞬间会产生较大电压，通过过压保护器件泄放掉该较大电压防止后面电压采集单元被烧坏。

优选地，所述过压保护器件为瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端与阀门电机的第一供电线连接，瞬态二极管的第二端与地连接。

上述技术方案：瞬态二极管瞬态响应好，能更好地保护电压采集单元。

优选地，还包括第二电阻和第二电容组成的滤波电路，所述第二电阻的第一端和第二电容的第一端均与电压采集单元的输入端连接，第二电阻的第二端和第二电容的第二端均与地连接。

上述技术方案：对进入电压采集单元的电压信号进行滤波处理，提高电压采集单元的准确性。

优选地，还包括用于保护电压采集单元的第三电阻，第三电阻的第一端与电压采集单元的输入端连接，第三电阻的第二端与第二电阻的第一端连接。

上述技术方案：第三电阻为限流保护电阻，保护电压采集单元。

优选地，还包括指示单元，所述指示单元用于基于电压采集单元采集的电压信号指示阀门运行状态。

上述技术方案：对电压采集单元的采集信号进行处理并指示给相关人员。

附图说明

图1是本实用新型阀门状态检测电路机构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型公开了一种两线阀门状态检测电路，在一种优选实施方式中，如图1所示，包括采样电阻R1、第一电容C1和电压采集单元，采样电阻R1的第一端与集成驱动芯片的第一输出端连接，采样电阻R1的第二端分别与阀门电机的第一供电线、第一电容C1的第一端和电压采集单元的输入端连接，第一电容C1的第二端分别与阀门电机的第二供电线和集成驱动芯片的第二输出端连接。

在本实施方式中，采样电阻R1优选但不限于为阻值精度为1％的0到20Ω的精密电阻，进一步优选地采样电阻R1阻值为10Ω。第一电容C1的容值优选但不限于为4.7uF到20uF,进一步优选地为10uF。设电机两个供电线分别为3V3-M1和3V3-M2，3V3-M1和3V3-M2是控制阀门正转反转的控制端，前级使用低功耗的8837系列集成驱动芯片直接输出到3V3-M1和3V3-M2，也可以用三极管或者MOS管搭建桥式电路直接输出3V3-M1和3V3-M2需要的信号。当3V3-M1为+3.3V，3V3-M2为0V时阀门正转执行开阀操作，当3V3-M1为0V，3V3-M2为3.3V时阀门反转执行关阀操作。正常开关阀时电机的工作电流在50mA左右，阀门开关到位后堵转时电流会明显增大，一般堵转电流在100mA左右，因此可以通过电机电流是否达到或接近堵转电流来识别判断阀门是否开、关到位。因此，本实施方式中，存在两种连接场景，一种场景是阀门电机的第一供电线为3V3-M1，第二供电线为3V3-M2，另一种场景是阀门电机的第一供电线为3V3-M2，第二供电线为3V3-M1，两种应用场景均是合理的。

在本实施方式中，电压采集单元优选但不限于为模数转换器ADC，该模数转换器ADC优选但不限于为单片机等微处理器内部自带的ADC单元。根据电压采集单元采集到的电压来判断阀门开、关到位以及堵转的原理如下：

当开阀时阀门正向供电正向转动，即V3-M1为+3.3V，3V3-M2为0V，模数转换器ADC采集的电压为：VADC＝3.3V-IM1*R1，IM1表示电机电流；当关阀时阀门反向供电反向转动，即3V3-M1为0V，3V3-M2为3.3V，ADC采集的电压为：VADC＝IM1*R1。当采样电阻R1阻值为10Ω，阀门电机在开、关动作时的电机工作电流为50mA,堵转时电机电流为100mA。

所以当处于开阀过程中时，ADC采集的电压为：

VADC＝3.3-10*50/1000＝2.8V；

当开阀到位堵转时，ADC采集的电压为：

VADC＝3.3-10*100/1000＝2.3V；

因此开阀时判断VADC的值是否在2.3V左右即可判断阀门是否开到位。

当处于关阀过程中时，ADC采集的电压为：

VADC＝50*10/1000＝0.5V；

当关阀到位堵转时，ADC采集的电压为：

VADC＝100*10/1000＝1V；

因此关阀时判断VADC的值是否在1V左右即可判断阀门是否关到位。

通过ADC采集采样电阻R1上的电压大小间接的判别两线阀门是否开关到位。

需要说明的是，上述过程中涉及的计算方法和算法不在本实用新型的保护范围内。

在本实施方式中，优选地，还包括指示单元，指示单元用于基于电压采集单元采集的电压信号指示阀门运行状态。优选地，指示单元为显示器，显示器上显示电压采集单元采集到的电压，操作人员事先按照上述计算过程算好各运行状态对应的采集电压值作为阈值，第一阈值为开阀过程电压2.8V，第二阈值为开阀堵转电压2.3V，第三阈值为关阀过程电压0.5V，第四阈值为关阀堵转电压1V，操作人员根据显示器显示的电压与各阈值比较就可以得到阀门电机的运行状态并进行相关操作，比如，当堵转时手动关闭电机。

优选地，电压采集单元为单片机，该单片机存储了第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值，利用内部的ADC模块采集采样电阻第二端电压，并将实时采集到的采样电阻第二端电压与各阈值比较，当等于或接近某个阈值时输出该阈值对应的状态(开阀、开阀堵转、关阀、关阀堵转)至指示单元显示。进一步优选地，单片机还与阀门电机的集成驱动芯片连接通信，根据采集到的电压信号控制阀门电机工作，如当检测到采样电阻R1的第二端的电压从2.8V降低到2.3V时或者从0.5V上升到1V时，单片机输出停止工作信号至集成驱动芯片的控制端使阀门电机的两个供电线V3-M1和3V3-M2均为0V，需要说明的是上述过程中涉及的控制方法不在本实用新型的保护范围内。

在一种优选实施方式中，还包括位于电压采样芯片的输入端和阀门电机的第一供电线之间的过压保护器件。过压保护器件优选但不限于为压敏电阻或瞬态二极管。进一步优选地，如图1所示，过压保护器件为瞬态二极管D1，瞬态二极管D1的第一端与阀门电机的第一供电线连接，瞬态二极管D1的第二端与地连接。

在一种优选实施方式中，如图1所示，还包括第二电阻R2和第二电容C2组成的滤波电路，第二电阻R2的第一端和第二电容C2的第一端均与电压采集单元的输入端连接，第二电阻R2的第二端和第二电容C2的第二端均与地连接。第二电阻R2和第二电容C2组成低通滤波电路，滤除采样电阻R1第二端上的高频干扰，第二电阻R2的阻值为1MΩ，第二电容C2的容值为0.1uF。

在一种优选实施方式中，如图1所示，还包括用于保护电压采集单元的第三电阻R3，第三电阻R3的第一端与电压采集单元的输入端连接，第三电阻R3的第二端与第二电阻R2的第一端连接。第三电阻R3的阻值优选但不限于为1KΩ。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种两线阀门状态检测电路，其特征在于，包括采样电阻、第一电容和电压采集单元，所述采样电阻的第一端与集成驱动芯片的第一输出端连接，采样电阻的第二端分别与阀门电机的第一供电线、第一电容的第一端和电压采集单元的输入端连接，第一电容的第二端分别与阀门电机的第二供电线和集成驱动芯片的第二输出端连接。

2.如权利要求1所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括位于电压采样芯片的输入端和阀门电机的第一供电线之间的过压保护器件。

3.如权利要求2所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，所述过压保护器件为瞬态二极管，所述瞬态二极管的第一端与阀门电机的第一供电线连接，瞬态二极管的第二端与地连接。

4.如权利要求1-3之一所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括第二电阻和第二电容组成的滤波电路，所述第二电阻的第一端和第二电容的第一端均与电压采集单元的输入端连接，第二电阻的第二端和第二电容的第二端均与地连接。

5.如权利要求4所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括用于保护电压采集单元的第三电阻，第三电阻的第一端与电压采集单元的输入端连接，第三电阻的第二端与第二电阻的第一端连接。

6.如权利要求1所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括用于保护电压采集单元的第三电阻，第三电阻的第一端与电压采集单元的输入端连接，第三电阻的第二端与阀门电机的第一供电线连接。

7.如权利要求3所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括用于保护电压采集单元的第三电阻，第三电阻的第一端与电压采集单元的输入端连接，第三电阻的第二端与瞬态二极管的第一端连接。

8.如权利要求1或2或3或5或6或7所述的两线阀门状态检测电路，其特征在于，还包括指示单元，所述指示单元用于基于电压采集单元采集的电压信号指示阀门运行状态。

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