CN220770272U - 一种阀开度控制电路与空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀开度控制电路与空调器，涉及阀门控制技术领域。该阀开度控制电路包括平波模块、运放模块以及三极管，平波模块与运放模块的输入端电连接，运放模块还与三极管电连接，三极管与目标阀门电连接；其中，平波模块用于接收脉冲控制信号，并将脉冲控制信号转换为模拟信号，模拟信号的电压值与脉冲控制信号的占空比与幅值关联；运放模块用于对模拟信号进行放大；三极管用于依据放大后的模拟信号向目标阀门传输控制信号，以控制目标阀门的开度。本发明提供的阀开度控制电路与空调器具有能够精准控制阀门开度的优点。

Description

一种阀开度控制电路与空调器

技术领域

本发明涉及阀门控制技术领域，具体而言，涉及一种阀开度控制电路与空调器。

背景技术

混水阀是用于混合冷热水的阀门，其连接了冷、热水管，起到了混合冷热水的作用。

商用空调中也设置有混水阀，但目前商用空调的混水阀只有全开和关两种状态，通过继电器控制阀开和关的状态，无法调节混水阀的开度，导致其使用受限。

综上，现有技术中存在商用空调中混水阀开度无法调节的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种阀开度控制电路与空调器，以解决现有技术中存在的商用空调中混水阀开度无法调节的问题。

为解决上述问题，本申请提供了以下技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种阀开度控制电路，所述阀开度控制电路包括平波模块、运放模块以及三极管，所述平波模块与所述运放模块的输入端电连接，所述运放模块还与所述三极管电连接，所述三极管与目标阀门电连接；其中，

所述平波模块用于接收脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号转换为模拟信号，所述模拟信号的电压值与所述脉冲控制信号的占空比与幅值关联；

所述运放模块用于对所述模拟信号进行放大；

所述三极管用于依据放大后的模拟信号向所述目标阀门传输控制信号，以控制所述目标阀门的开度。

由于本申请中利用平波模块可以将不同用占空比的控制信号转换为对应电压的模拟信号，并在进行信号放大后，利用三极管对目标阀门进行驱动，使得可以根据不同电压控制阀门的开度，应用场景更广。

可选地，所述平波模块包括至少一级RC组件，每级RC组件均包括平波电阻与平波电容，所述平波电阻与所述平波电容的一端电连接，所述平波电容的另一端接地；

当所述平波模块包括至少两级RC组件时，所述至少两级RC组件依次级联。

通过设置至少一级RC组件的方式，可以将脉冲控制信号转换为模拟信号，且能够依据脉冲控制信号的幅值与占空比转换为对应的电压，使得可以输入电压可调节的模拟信号。并且，当平波模块包括至少两级RC组件时，转化的模拟信号更加平滑，效果更好。

可选地，所述阀开度控制电路还包括信号检测模块，所述信号检测模块分别与所述运放模块的输入端、所述平波模块电连接。

可选地，所述运放模块包括运算放大器、反馈电阻以及外部电阻，所述运算放大器的同相输入端与所述平波模块电连接，所述运算放大器的反相输入端分别与所述反馈电阻、所述外部电阻电连接，所述外部电阻的另一端接地，所述运算放大器的输出端与所述三极管的基极电连接，所述三极管的集电极连接电源，所述三极管的发射极连接所述反馈电阻的另一端及所述目标阀门。

可选地，所述阀开度控制电路还包括驱动电源模块，所述驱动电源模块与所述三极管的集电极电连接，且所述驱动电源模块还与供电电源连接，并用于向所述三极管提供需求电压。

可选地，所述驱动电源模块包括第一分压组件与电压跟随器，所述第一分压组件的一端连接所述供电电源，另一端接地，所述电压跟随器的输入端连接于所述第一分压组件之间，所述电压跟随器的输出端与所述三极管的集电极电连接。

可选地，所述阀开度控制电路还包括信号反馈模块，所述信号反馈模块与所述目标阀门电连接，并用于采集所述目标阀门在工作时的电压。

可选地，所述信号反馈模块包括第二分压组件，所述第二分压组件的一端与所述目标阀门电连接，另一端接地，所述第二分压组件的分压节点还连接控制器。

可选地，所述反馈模块还包括二极管，所述二极管的阳极连接所述第二分压组件的分压节点，所述二极管的阴极接钳位电压。

另一方面，本申请还提供了一种空调器，所述空调器包括混水阀与上述的阀开度控制电路，所述阀开度控制电路与所述混水阀电连接，且所述阀开度控制电路用于控制所述混水阀的开度。

附图说明

图1为现有技术中一种混水阀的电路示意图。

图2为现有技术中另一种混水阀的电路示意图。

图3为本申请实施例提供的阀开度控制电路的模块示意图。

图4为本申请实施例提供的平波模块的电路示意图。

图5为本申请实施例提供的阀开度控制电路的电路示意图。

图6为本申请实施例提供的驱动电源模块的电路示意图。

附图标记说明：

100-阀开度控制电路；110-平波模块；120-运放模块；130-三极管；140-信号检测模块；150-驱动电源模块；160-信号反馈模块；111-第一级RC组件；112-第二级RC组件；121-运算放大器；122-外部电阻；151-第一分压组件；152-电压跟随器；161-第二分压组件；210-目标阀门；R338-第一平波电阻；R337-第二平波电阻；C195-第一平波电容；C196-第二平波电容；R336-第一电阻；C198-第一电容；R339-反馈电阻；R341-第二电阻；R340-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R277-第六电阻；R278-第七电阻；R322-第八电阻；ZD20-稳压器；D72-二极管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

正如背景技术中所述，目前，目前商用空调的混水阀只有全开和关两种状态，无法对混水阀的开度进行调节。

请参阅图1，为现有技术中一种混水阀的电路示意图，其中，CN28表示混水阀，RY11表示继电器，当CH-3端口接低电平时，继电器的1、2端点上电，将常开开关(图中3、4端点)吸合，使得混水阀打开；而当CH-3端口接高电平时，则继电器的1、2端点不上电，将常开开关保持断开，使得混水阀关闭，因此，该混水阀只存在打开与关闭两种状态，无法对其开度进行调节。

请参阅图2，为现有技术中另一种混水阀的电路示意图，其中，CN20表示混水阀，RY12与RY13表示继电器，当继电器RY12与RY13上电闭合时，则混水阀的冷热水端口同时打开，当继电器RY12或RY13上电闭合时，则混水阀的冷水端口或热水端口打开。因此，图2所示的混水阀也只存在打开与关闭两种状态，无法对其开度进行调节。

因此，无论采用上述任一方式，均无法调节混水阀的开度，使得其应用场景受限，例如，以图2所示的混水阀为例记性说明，当冷水端接20℃水，冷水端接80℃水时，则在实际应用中，可以为打开冷水端、关闭热水端，此时混水阀排出20℃水，也可以为打开热水端、关闭冷水端，此时混水阀排出80℃水，当然也可以同时打开热水端与冷水端，此时混水阀排出50℃水。若此时需要混合后为60℃水，则需要控制热水端的开度较大，冷水端的开度较小，现有的电路无法实现该效果。

有鉴于此，为了解决上述问题，本申请提供了一种阀开度控制电路，利用阀开度控制电路调节阀门开度，使得对阀门开度的调节更加灵活。

下面对本申请提供的阀开度控制电路进行示例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图3，阀开度控制电路100包括平波模块110、运放模块120以及三极管130，平波模块110与运放模块120的输入端电连接，运放模块120还与三极管130电连接，三极管130与目标阀门210电连接；其中，平波模块110用于接收脉冲控制信号，并将脉冲控制信号转换为模拟信号，模拟信号的电压值与脉冲控制信号的占空比与幅值关联；运放模块120用于对模拟信号进行放大；三极管130用于依据放大后的模拟信号向目标阀门210传输控制信号，以控制目标阀门210的开度。

通过平波模块110将输入的脉冲信号转换为模拟信号，再利用运放模块120与三极管130的作用，向目标阀门210输出控制信号，使得该控制信号的电压可以根据输入的脉冲信号进行调节，且不同电压的控制信号可以使得目标阀门210的开度不同，进而实现了对目标阀门210开度的调节。其中，本申请提供的目标阀门210可以为混水阀，当然地，目标阀门210也可以为其它阀门装置，在此不做限定。

作为一种实现方式，平波模块110包括至少一级RC组件，每级RC组件均包括平波电阻与平波电容，平波电阻与平波电容的一端电连接，平波电容的另一端接地。当平波模块110包括至少两级RC组件时，至少两级RC组件依次级联。

本申请中，请参阅图4，平波模块110包括两级RC组件，分别为第一级RC组件111与第二级RC组件112，第一级RC组件111的输入端连接控制器的WV-M端口，输出端连接第二级RC组件112的输入端口，实现级联。具体地，第一级RC组件111包括第一平波电阻R338与第一平波电容C195，第二级RC组件112包括第二平波电阻R337与第二平波电容C196，第一平波电阻R338的一端连接控制器的WV-M端口，另一端分别连接第一平波电容C195与第二平波电阻R337的一端，第一平波电容C195的另一端接地，第二平波电阻R337的另一端分别与第二平波电容C196、运放模块120的输入端电连接，第二平波电容C196的另一端接地。

需要说明的是，本申请所述的脉冲控制信号转换为模拟信号，指通过RC的平波作用，将脉冲信号的高电平转化为稳定的输入电压，本申请中，通过设置两级RC组件，可以使得转化后的输入电压更加平滑稳定。即通过第一级RC组件111的平波作用后，可以得到较不稳定的模拟信号，该模拟信号可能存在较多毛刺，而在经过第二级RC组件112的作用后，可以消除毛刺，使得模拟信号相对稳定，系统的稳定性更强。当然地，在实际应用中，RC组件的数量可能更多，在此不做限定。

在进行模拟信号的转换中，转换后的模拟信号的电压值与脉冲控制信号的占空比与幅值关联，幅值越大，转换后的模拟信号的电压值越大；占空比越高，转换后的模拟信号的电压值越大。本申请中，通过WV-M端口输入的脉冲控制信号的幅值始终为3.3V，在此基础上，控制器可以通过调节占空比的方式，达到调节输入电压的效果。其中，占空比为0～100％，当占空比为0时，则输入电压为0V；当占空比为100％时，在不考虑损耗的情况下，输入的模拟信号的电压为3.3V；当占空比为50％时，在不考虑损耗的情况下，转换后的模拟信号的电压为1.62V。因此，通过设置两级RC组件，可以通过输入的脉冲控制信号的占空比的方式，调节输入运放模块120的电压；同时，两级RC组件的平波左右，使得转换后的模拟信号更加平滑与稳定。

为了保证输入电压的准确性，阀开度控制电路100还包括信号检测模块140，信号检测模块140分别与运放模块120的输入端、平波模块110电连接。通过信号检测模块140，控制器可以对输入运放模块120的电压进行检测，进而判断输入信号是否准确。例如，当需要输入的电压为3V，此时通过信号检测模块140检测到输入运放模块120的电压为2.8V，则表示实际输入电压与目标输入电压之间存在误差，可以通过提高控制脉冲信号的占空比的方式，提升实际输入电压，使得实际输入电压与目标输入电压一致，保证了阀门开度控制的精准性。

可选地，如图4所示，信号检测模块140可以包括第一电阻R336与第一电容C198，第一电阻R336的一端与RC组件连接，另一端连接运放模块120的输入端(Vin)与控制器的信号检测端口WV-AD，同时，第一电容C198的一端连接检测端口，另一端接地。需要说明的是，虽然第一电阻R336与第一电容C198在电路结构上也组成了RC电路，但在实际应用中，第一平波电容C195与第二平波电容C196的选型相同，第一电容C198则与二者并不相同，且第一电容C198的容值较小，因此在实际应用中，第一电阻R336与第二电容无法起到平波的作用。具体而言，第一电阻R336可以实现限流功能，第一电容C198主要用于对检测的信号进行滤波。

作为一种实现方式，请参阅图5，运放模块120包括运算放大器121、反馈电阻R339以及外部电阻122，运算放大器121的同相输入端与平波模块110电连接，运算放大器121的反相输入端分别与反馈电阻R339、外部电阻122电连接，外部电阻122的另一端接地，运算放大器121的输出端与三极管130的基极电连接，三极管130的集电极连接电源，三极管130的发射极连接反馈电阻R339的另一端及目标阀门210。

其中，本申请的运放模块120采用同相比例运算放大模块，运算放大器121的信号选用LM258AP，当然地，也可以选用其它型号的运算放大器121。并且，本申请提供的外部电阻122包括第二电阻R341与第三电阻R340，第二电阻R341与第三电阻R340串联后的一端分别连接运算放大器121的同相输入端与反馈电阻R339，另一端接地。

当转换后的模拟信号输入后，运算放大器121对信号进行放大，其中，同相比例运算放大模块的放大增益表达式为：

Vout＝(1+Rf/R1)Vin

其中，Vout表示运算放大器121的输出端电压，Vin表示运算放大器121的同相输入端的电压，Rf表示反馈电阻R339，R1表示外部电阻122。

结合图5，具体到本申请中，运放模块120的增益可以表示为：

Vout＝(1+R339/(R341+R340))Vin

R339、R341以及R340表示对应电阻的阻值，同于调节对应电阻的阻值，可以调节运放模块120的增益。在一种实现方式中，反馈电阻R339的阻值为68KΩ，第二电阻R341的阻值为3KΩ，第三电阻R340的阻值为30KΩ，因此，本申请可视为Vout＝3Vin。

即输出电压为输入电压的3倍，例如，当输入的脉冲控制信号转换后的模拟信号为2V时，则经过运放模块120进行信号放大后，输出电压为6V。

当然地，图5的电路仅为示意，在实际应用中，其对应的外部电阻122的数量可以调节，且对应的阻值也可以调节，进而调节运放模块120的增益。

其中，本申请提供的三极管130为NPN三极管130，运算放大器121输出的信号传输至三极管130的基极，根据三极管130的电压跟随原理，三极管130的发射极电压为V1＝3Vin-0.7V，也即输出至目标阀门210的控制信号为V1＝3Vin-0.7V，不同的电压V1对应目标阀门210不同的开度。

例如，当输入的脉冲控制信号转换后的模拟信号为2V时，则经过运放模块120进行信号放大后，输出电压为6V，最终输出至目标阀门210的控制信号为5.3V。因此，在输入的脉冲控制信号的幅值为3.3V的基础上，传输至目标阀门210的控制信号大致为0～10V的可变电压，调节目标阀门210开度，从而控制阀门流量。

其中，三极管130工作于放大区，为了满足电流需求，阀开度控制电路100还包括驱动电源模块150，驱动电源模块150与三极管130的集电极电连接，且驱动电源模块150还与供电电源连接，并用于向三极管130提供需求电压。

作为一种实现方式，请参阅图6，驱动电源模块150包括第一分压组件151与电压跟随器152，第一分压组件151的一端连接供电电源，另一端接地，电压跟随器152的输入端连接于第一分压组件151之间，电压跟随器152的输出端与三极管130的集电极电连接。

具体地，第一分压组件151包括第四电阻R4与第五电阻R5，第四电阻R4与第五电阻R5串联后的一端连接供电电源，另一接地，电压跟随器152为一运放，其同相输入端连接第一分压组件151的分压节点，反相输入端与输出端连接，且输出端还与三极管130的集电极电连接。其中，本申请提供的供电电源为24V电源，其可以为运算放大器121的电源，并且，经过第一分压组件151分压后，输出的电压为12V，理想的电压跟随器152应具有输入阻抗趋于无穷大、输出阻抗等于0和正向电压传输系数Av＝1三个基本特征，其能够满足三极管130工作于放大区的使用需求。

可选地，为了保证目标阀门210的开度准确，达到控制精准、高效的目的，阀开度控制电路100还包括信号反馈模块160，信号反馈模块160与目标阀门210电连接，并用于采集目标阀门210在工作时的电压。

在目标阀门210开始工作后，其内部生成工作电压，通过对工作电压进行采集，反馈至控制器后，控制器可以将工作电压与预设电压进行比较，进而确定此时阀门开度是否准确，若不准确，还可进一步进行开度调节。

在此基础上，目标阀门210上设置有4个接口，分别为GND接口、24V接口、控制信号接口、反馈信号接口，由主板给阀供24V电源。控制信号IO口输出高电平3.3V的脉冲信号，输入信号检测IO口检测输入信号是否准确，通过运算放大器121放大作用，输出一个放大后的电压，经过三级管的一个电压跟随作用，输出一个0-10V的可变电压控制目标阀门210的开度，从而控制目标阀门210流量。并且，目标阀门210工作时，内部会输出一个电压反馈信号，经过信号反馈模块160反馈给控制器芯片，来检测目标阀门210的开度是否准确。

作为一种实现方式，信号反馈模块160包括第二分压组件161，第二分压组件161的一端与目标阀门210电连接，另一端接地，第二分压组件161的分压节点还连接控制器。

具体地，第二分压组件161包括第六电阻R277与第七电阻R278，第六电阻R277与第七电阻R278串联后一端连接目标阀门210的反馈信号接口，另一端接地，且第二分压组件161的分压节点还连接控制器的反馈信号端口WV-FK，通过分压原理实现反馈信号检测。

其中，反馈模块还包括稳压器ZD20，稳压器ZD20的阳极接地，正极与目标阀门210的反馈信号接口连接，使得将目标阀门210的反馈信号钳位在一定电压范围内，保护控制器芯片。例如，稳压器ZD20为11V稳压器ZD20，则当目标阀门210的反馈信号接口输出的电压大于11V时，稳压器ZD20将电压钳位在11V。

并且，反馈模块还包括二极管D72，二极管D72的阳极连接第二分压组件161的分压节点，二极管D72的阴极接钳位电压。通过该实现方式，使得输入至控制器芯片的电压至多为钳位电压，对控制器芯片实现了保护，例如，二极管D72的阴极连接3.3V电压时，则输入至控制器芯片的电压为0～3.3V。

并且，反馈模块还包括第八电阻R322，第八电阻R322的一端连接分压节点，另一端连接控制器的反馈信号端口WV-FK。

因此，本申请提供的阀开度控制电路100的工作原理为：

通过占空比和两级RC作用，将一个高电平转化为稳定的可变输入电压，IO口检测输入电压是否准确，再通过运算放大器121将输入电压放大，从而控制目标阀门210的开度，通过检测反馈电路电阻分压，确定目标阀门210开度是否准确，达到控制精准阀门开度的目的。

基于上述实现方式，本申请实施例还提供了一种空调器，该空调器包括混水阀与上述的阀开度控制电路100，阀开度控制电路100与混水阀电连接，且阀开度控制电路100用于控制混水阀的开度。

综上，本申请实施例提供了一种阀开度控制电路100与空调器，阀开度控制电路100包括平波模块110、运放模块120以及三极管130，平波模块110与运放模块120的输入端电连接，运放模块120还与三极管130电连接，三极管130与目标阀门210电连接；其中，平波模块110用于接收脉冲控制信号，并将脉冲控制信号转换为模拟信号，模拟信号的电压值与脉冲控制信号的占空比与幅值关联；运放模块120用于对模拟信号进行放大；三极管130用于依据放大后的模拟信号向目标阀门210传输控制信号，以控制目标阀门210的开度。由于本申请中利用平波模块110可以将不同用占空比的控制信号转换为对应电压的模拟信号，并在进行信号放大后，利用三极管130对目标阀门210进行驱动，使得可以根据不同电压控制阀门的开度，应用场景更广。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述阀开度控制电路(100)包括平波模块(110)、运放模块(120)以及三极管(130)，所述平波模块(110)与所述运放模块(120)的输入端电连接，所述运放模块(120)还与所述三极管(130)电连接，所述三极管(130)与目标阀门(210)电连接；其中，

所述平波模块(110)用于接收脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号转换为模拟信号，所述模拟信号的电压值与所述脉冲控制信号的占空比与幅值关联；

所述运放模块(120)用于对所述模拟信号进行放大；

所述三极管(130)用于依据放大后的模拟信号向所述目标阀门(210)传输控制信号，以控制所述目标阀门(210)的开度。

2.根据权利要求1所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述平波模块(110)包括至少一级RC组件，每级RC组件均包括平波电阻与平波电容，所述平波电阻与所述平波电容的一端电连接，所述平波电容的另一端接地；

当所述平波模块(110)包括至少两级RC组件时，所述至少两级RC组件依次级联。

3.根据权利要求1所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述阀开度控制电路(100)还包括信号检测模块(140)，所述信号检测模块(140)分别与所述运放模块(120)的输入端、所述平波模块(110)电连接。

4.根据权利要求1所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述运放模块(120)包括运算放大器(121)、反馈电阻(R339)以及外部电阻(122)，所述运算放大器(121)的同相输入端与所述平波模块(110)电连接，所述运算放大器(121)的反相输入端分别与所述反馈电阻(R339)、所述外部电阻(122)电连接，所述外部电阻(122)的另一端接地，所述运算放大器(121)的输出端与所述三极管(130)的基极电连接，所述三极管(130)的集电极连接电源，所述三极管(130)的发射极连接所述反馈电阻(R339)的另一端及所述目标阀门(210)。

5.根据权利要求4所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述阀开度控制电路(100)还包括驱动电源模块(150)，所述驱动电源模块(150)与所述三极管(130)的集电极电连接，且所述驱动电源模块(150)还与供电电源连接，并用于向所述三极管(130)提供需求电压。

6.根据权利要求5所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述驱动电源模块(150)包括第一分压组件(151)与电压跟随器(152)，所述第一分压组件(151)的一端连接所述供电电源，另一端接地，所述电压跟随器(152)的输入端连接于所述第一分压组件(151)之间，所述电压跟随器(152)的输出端与所述三极管(130)的集电极电连接。

7.根据权利要求1所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述阀开度控制电路(100)还包括信号反馈模块(160)，所述信号反馈模块(160)与所述目标阀门(210)电连接，并用于采集所述目标阀门(210)在工作时的电压。

8.根据权利要求7所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述信号反馈模块(160)包括第二分压组件(161)，所述第二分压组件(161)的一端与所述目标阀门(210)电连接，另一端接地，所述第二分压组件(161)的分压节点还连接控制器。

9.根据权利要求8所述的阀开度控制电路(100)，其特征在于，所述反馈模块还包括二极管(D72)，所述二极管(D72)的阳极连接所述第二分压组件(161)的分压节点，所述二极管(D72)的阴极接钳位电压。

10.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括混水阀与如权利要求1至9任一项所述的阀开度控制电路(100)，所述阀开度控制电路(100)与所述混水阀电连接，且所述阀开度控制电路(100)用于控制所述混水阀的开度。