电动阀门智能控制器的制作方法

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　　本实用新型涉及的是电动阀门的智能控制器，特别适用于远距离，超远距离和有防爆要求的电动阀门控制。

　　现有的电动阀门控制器均采用在控制器与电动阀门间，通过一根14芯电缆传输有一个组合齿轮和多个限定位开关构成的位移传感器的信号，并且是直接采用市电传输有关的控制信号的方式控制的。多个限定位开关的触点在动作中容易产生火花，因此，存在着防爆性较差，传感结构复杂，控制精度不高，安装调试复杂等问题。

　　本实用新型的目的是提供一种电动阀门的智能控制器，它在解决电动阀门防爆要求的同时，还具有结构简单，安装调试简便和控制精度高，抗干扰能力强的特点。

　　本实用新型的目的是这样实现的。一种电动阀门智能控制器，它包括带有蜗杆蜗轮的驱动装置、位移限定位传感器，其特征在于所述的位移限定位传感器为设在阀门蜗轮上的磁钢和霍尔元件构成，该控制器中还包括与霍尔元件输出相连接的单片微机控制电路。

　　图1所示的电动阀门的开启和闭合是通过电机、减速齿轮2驱动蜗杆3带动阀门蜗轮4沿着w1、w2所示的轨迹来执行。因此，阀门在开启和闭合的过程中必定存在着一个上止点和一个下止点如图5、6所示处。通过对该两点的检测就可实现对阀门当前工作状的传感和控制。

　　本实用新型所提出的技术方案中，在阀门全闭状态时，在阀门蜗轮4所示的7位置处固定一块小磁钢，并在5、6位置处设置二只霍尔元件，其霍尔元件采用开关型霍尔元件，其型号可以是UGN-3020、UGN-3075的通用性元件，构成上下止点的传感检测，控制精度可达±0.1mm。

　　当阀门在开启，闭合过程中，蜗轮上的磁钢7随着阀门涡轮4的转动，沿着w1、w2的角速度移动，在磁钢磁力的作用下，能分别触通5、6位置处传感器从而实现了位移限定位的传感。

　　附图2是位移限定位传感器电原理图。其上下止点，信号有图2所示的霍尔元件5的输出端A用导线的A相连接，从而实现上止点传感信号的传输。同理，下止点信号有图2所示的霍尔元件6的输出端B通过导线的B相连接，从而实现下止点传感信号的传输。

　　针对电动阀门在开启、闭合过程中，如出现了“过力矩”情况，电动装置中的过力矩凸轮会分别触动

　　图1所示的8、10处的磁钢，从而触发9、11所示的霍尔元件，其输出分别有极性保护二极管构成输出端，图2“C”，通过传输线所示的“C”相连，从而实现“过力矩”的保护。

　　根据上述的电动阀门在电机驱动下作等速转动，因此，阀门从开启到闭合的时间值是一个相对常量，而微处理器可通过相应程序实现对该时间常量与阀门开度间的关系，求得相应的关系值。如某阀门从“0”度(全闭位置到“100％”开度)的时间为5秒，那么，微处理器运行程序就可实现对该时间值和阀门的开度值之间，求得相应数字化显示值。

　　如前所述，某阀门从“0”开度到“100％”，全开度需5秒钟，那么，设开度的显示关系是5÷100=0.05秒，也就是每0.05秒时间显示器应对十进制数进一位显示为阀门开启了1％，从而实现数字化阀门开闭度的显示，同理，当电机进行逆向运转，对阀门进行关闭时，每0.05秒时间阀门的开闭度显示值应减少1％。

　　综上所述可以看出，本实用新型的技术方案，是在不改变现有电动阀门传动装置的方式为前提，通过改变位移限定位传感方法来实现的。因而，通用性强，技术可靠，可适应不同口径阀门和不同开启闭合的控制需要。在程序中设计了一个功能，具有模糊理论控制功能的程度，实现安装、调试简便、快速且通用，其原理根据是阀门开闭时间设定一个变量，安装调试时，只需设置在调试状态，启动电机使阀门从“0”度开到“100％”开度的一个操作。该装置可自动把设值存入程度中，从而实现一次性调试和适应任何口径的阀门控制。

　　本控制系统的硬件由单片微控制系统的基本模块、显示器、键盘输入输出接芯片所构成。

　　有关89C51的最小系统构成不再赘述，就有关硬件特殊端口及定义补充说明如下。

　　反映阀门开闭度结果和当前工作状态有3只LED显示器组成，其中“100”为全开，“000”为全闭。

　　采用P1端口直读键值的方式，具有简化硬件电路结构和读键程序功能，其键号和功能关系如下KD键为“暂停”键，按动该键则阀门停止开启或闭合，再按一下则继续开启或闭合。

　　K1键定义为“开启”键，按动该键，则阀门从当前位置一直开启到“100％”。

　　K2键定义为“闭合”键，按动该键，则阀门从当前位置一直闭合到“000”。

　　K3键定义为“逆级开启”键，按该键时，定时器按百分比逐渐作增量递增计数，同时，数码管显示当前开启量，释放该键后，电机作正面转动直止到达设定开启量。

　　K5键定义为“计量”键，按该键后，阀门从当前状态回到“000％”闭合状态，再自动控制到“100％”开启状态，程序对其以“000％”到“100％”开启的时间值进行计数并作出相应换算，并把设时间值存入存储器内作为该阀门开启、闭合的参量，从而实现对各种类型阀门的检制要求。

　　如图4所示电原理图的中央微处理器D为89C51，通过P2.4、P2.5端口清零或置位来控制驱动电机作开启或关闭阀门的操作。下面举例说明。

　　当P2.4输出高电平时，由同相驱动器输出高电平，使光电耦合器Q3得到输入控制电压，触发光电耦合器Q3导通吸合继电器J1，实现开启阀门的操作。

　　当P2.5输出高电平时，由同相驱动器输出高电平使光电耦合器Q4得到触发，光电耦合器Q4导通吸合继电器J2，实现关闭阀门的操作。

　　当继电器J1吸合后，电机正面转动，开启阀门到全开位置时，设置在阀门蜗轮为的磁钢7随着阀门蜗轮的移止与上止点传感器霍尔元件5的对应点，从而触发导通霍尔元件输出高电平通过信号传输电缆输送到光电耦合器Q2的B端，使同相驱动器置P2.7端口为高电平微处理器，D1发生关闭控制电机指令，从而实现阀门的开启。同理，当电机反向转动，关闭阀门到全闭位置时，设置在阀门蜗轮内的磁钢7随着阀门蜗杆的转动移止与相对应的下止点传感霍尔元件6的对应点上，从而触发霍尔元件输出高电平，通过信号传输电缆，使光电耦合器Q1得到控制电压，从而使光耦隔离端导通，通过同相驱动器置P2.6口为高电平，此时，微处理器发生关闭控制电机指令，从而实现了阀门的关闭。

　　图1所示的8、10两处的磁钢，从而使图2所示D端为高电平，使图4系统硬件电原理图中的Q5光耦导通，置P2.3口为高电平软件发出中断无条件置P2.4、P2.5为低电平，实现关闭电机的功能，达到“过力矩”的保护。

　　它分别有初始化，各标志位的设定和定义，确定显示缓存区，暂停处理程序，开始处理程序，闭合处理程序，逐级开启处理程序，逐级闭合处理程序，计量处理程序，键值处理与显示中断处理程序所构成。

　　权利要求1.一种电动阀门智能控制器，它包括带有蜗杆蜗轮的驱动装置、位移限定位传感器，其特征在于所述的位移限定位传感器为设在阀门蜗轮上的磁钢和霍尔元件构成，该控制器中还包括与霍尔元件输出相连接的单片微机控制电路。

　　2.根据权利要求1所述的电动阀门智能控制器，其特征在于所述的位移限定位传感器还有二个用于过力矩保护用的磁钢以及与磁钢相配合的霍尔元件，该霍尔元件输出与单片微机控制电路相连。

　　3.根据权利要求1或2所述的电阀门智能控制器，其特征在于所述的单片微机控制电路中与霍尔元件输出相连的是三个光电耦合器。

　　专利摘要一种电动阀门智能控制器,它包括:带有蜗杆蜗轮的驱动装置、位移限定位传感器,其特征在于所述的位移定位传感器为设在阀门蜗轮上的磁纲和霍尔元件构成,该控制器中还包括与霍尔元件输出相连接的单纯微机控制电路。控制器解决电动阀门防爆要求的同时,还具有结构简单,安装调试简便和控制精度高,抗干扰能力强的特点。