一种自动阀门控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动阀门控制装置，属于自动阀技术领域。它解决了自动阀门如何自动稳定工作的问题。该装置包括连接市电的电源模块和给阀门提高动能的电机，还包括充放电模块、切换开关和连接电机的电机驱动模块，充放电模块和切换开关分别连接电源模块的输出端，切换开关的输出端连接有升压模块，升压模块输出端连接电机驱动模块的输入端。充电模块在电压的充放电过程中，随着时间的输出电压会下降，从而导致输出到电机的驱动电压降低而引起电机输出扭矩降低，通过在切换开关和电机驱动模块之间连接升压模块可以消除电容电压下降引起的扭力降低，从而使得自动阀门达到了自动稳定工作得目的。
【专利说明】
一种自动阀门控制装置
技术领域
[0001]本实用新型属于自动阀技术领域，涉及一种自动阀门控制装置。
【背景技术】
[0002]电动阀门是工业自动化控制系统中的重要执行机构，特别是电动球阀，电动球阀是根据阀芯的这种移动形式绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门。阀座通口的变化是与阀芯行程成正比例关系。主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，是工业自动化过程控制的一种管道压元件。电动球阀由电动执行机构和球阀共同构成，阀门电动执行机构是以电机为动力，带动机械减速装置将动力传给控制元件的最终部件。其中阀门电动执行机构包括阀门控制装置。在现代工业自动化控制中，工业过程控制的质量很大程度上取决于工程控制仪表性能的高低。如何提高阀门性能一直是本领域技术人员的研究方向。
[0003]中国专利文献公开了申请号为200420031494.1的阀门智能控制装置，包括与电动阀门相连接的缺相保护接触器，开阀控制接触器，关阀控制接触器，应急开发按钮，应急关阀按钮，开、关行程开关，开、关行程的力矩开关，用于控制之形机构的带控制软件的控制器，该控制器包括单片机、存储器，位置信号处理器、位置信号检测接口和位置信号分拣电路、键盘显示电路，该装置提高了控制精度和可靠性，并确保阀门安全工作。但电动阀门的自动控制稳定性还有有待提尚。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对现有技术存在的上述问题，提出了一种自动阀门控制装置。该装置解决了自动阀门如何自动稳定工作的问题。
[0005]本实用新型通过下列技术方案来实现:一种自动阀门控制装置，包括连接市电的电源模块和给阀门提高动能的电机，其特征在于，该装置还包括充放电模块、切换开关和连接电机的电机驱动模块，所述充放电模块和切换开关分别连接电源模块的输出端，所述充放电模块的输出端还与切换开关的输入端相连接，所述切换开关的输出端连接有升压模块，升压模块输出端连接电机驱动模块的输入端。
[0006]电源模块连接外电压，如市电，外部电压通过电源模块输入给充放电模块，同时电源通过切换开关选择电源供应方式，电机驱动模块由电源模块直接充电还是由充放电模块输入电压进行有选择的切换。切换开关主要用于在电源模块断电时，充放电模块能延迟断电缓冲电机驱动模块的工作。充电模块在电压的充放电过程中，随着时间的输出电压会下降，从而导致输出到电机的驱动电压降低而引起电机输出扭矩降低，通过在切换开关和电机驱动模块之间连接升压模块保证输入给电机驱动模块稳定的保持在需要的电压，使用升压模块可以消除电容电压下降引起的扭力降低，从而使得自动阀门达到了自动稳定工作得目的。
[0007]在上述的自动阀门控制装置中，升压模块为DC/DC直流升压稳压电路。DC/DC直流升压稳压电路设计简单、高效，同时又能符合阀门控制用来消除扭力降低下降这个缺点。
[0008]在上述的自动阀门控制装置中，所述升压模块包括电源输入单元、升压转换器、电源电感和输出整流单元，所述电源输入单元连接通过电源电感连接升压转换器的开关电源输出端，电源输入单元还连接升压转换器的电源输入端，所述升压转换器的开关电源输出端连接输出整流单元，输出整流单元连接升压转换器(Ul)的反馈信号输入端。具有将输入电压通过整流滤波，且将输出电压与基准电压进行比较控制内部开关的通断从而实现直流升压并保证了输出电压的稳定，经过稳压后得到的升压能够稳定高效消除电容电压下降引起的扭力降低。
[0009]在上述的自动阀门控制装置中，所述输出整流单元包括电阻分压器、电解电容和正向连接开关电源输出端的二极管，所述电阻分压器与电解电容并联后与二极管和升压转换器串联连接，所述电阻分压器包括串联连接的电阻一和电阻二，所述升压转换器的反馈信号输入端连接于电阻一和电阻二的连接线上。这里通过电阻分压器进行分压后反馈给升压转换器进出闭环调整升压电源输出，从而提高了升压精度。
[0010]在上述的自动阀门控制装置中，充放电模块包括连接电源模块输出端的电源辅助电路和连接切换开关的充电电容，所述电源辅助电路连接充电电容。在电源模块不能直接提供稳定的低稳压直流电给电机驱动模块时通过电源辅助电路及充电电容实现，在充电电容放电过程即供电过程。这里保证了在外电源断电会等情况时充电电容保证了阀门断电保护工作的进行。即断电后阀门还能自动进行关闭工作。
[0011]在上述的自动阀门控制装置中，所述充电电容为法拉电容。法拉电容属于双电层电容器。是超级电容具有充电速度快，大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率2 90%。
[0012]在上述的自动阀门控制装置中，电源模块包括分别依次连接的外接电源接口、整流电路和降压电路，降压电路的输出端分别连接电源辅助电路和切换开关。外部输入的交流电源通过整流电路转换成高压直流电，同时通过降压电路对高压直流电进行直流降压成稳定的低压电，用于给自动阀门控制装置进行供电。
[0013]在上述的自动阀门控制装置中，所述电机驱动模块上还连接有阀控制器。电机驱动模块接收阀控制的控制开关信号，阀控制器控制电机驱动模块驱动电机进行正反转，以达到自动开关阀的目的。
[0014]与现有技术相比，本自动阀门控制装置中，具有以下优点:
[0015]1、本实用新型因充电电容存在电压随着放电而逐渐下降的问题，通过在切换开关和电机驱动模块之间连接升压模块，使用升压模块可以消除电容电压下降引起的扭力降低，从而使得自动阀门达到了自动稳定工作得目的。
[0016]2、本实用新型通过法拉电容的低阻抗达到了快速充电、高功率工作目的。
[0017]3、本实用新型通过DC/DC直流升压稳压电路实现直流升压并保证了输出电压的稳定，经过稳压后得到的升压能够稳定高效消除电容电压下降引起的扭力降低，且具有较高升压精度。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的电路框图；
[0019]图2是DC/DC直流升压稳压电路图。
[0020]图中，1、电源模块；11、外接电源接口； 12、整流电路；13、降压电路;2、充放电模块；21、电源辅助电路;22、充电电容;3、切换开关;4、升压模块;41、电源输入单元;42、输出整流单元;421、电阻分压器;5、电机驱动模块;6、电机;7、阀控制器。Ul、升压转换器;L1、电源电感;SW、开关电源输出端；IN、电源输入端;EN、开关控制输入端；SW、开关电源输出端;FB、反馈信号输入端;Cl、电容一;C2、电解电容;Dl、二极管;Rl、电阻一;R2电阻二。
【具体实施方式】
[0021]以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
[0022]如图1、2所示，本自动阀门控制装置包括连接市电的电源模块I和给阀门提高动能的电机6，还包括充放电模块2、切换开关3和连接电机6的电机驱动模块5，充放电模块2和切换开关3分别连接电源模块I的输出端，充放电模块2的输出端还与切换开关3的输入端相连接，切换开关3的输出端连接有升压模块4，升压模块4输出端连接电机驱动模块5的输入端。电机驱动模块5上还连接有阀控制器7。电机驱动模块5接收阀控制的控制开关信号，阀控制器7控制电机驱动模块5驱动电机6进行正反转，以达到自动开关阀的目的。电源模块I包括分别依次连接的外接电源接口 11、整流电路12和降压电路13。降压电路13的输出端分别连接电源辅助电路21和切换开关3。
[0023]升压模块为DC/DC直流升压稳压电路。升压模块包括电源输入单元41、升压转换器Ul、电源电感LI和输出整流单元42，电源输入单元41连接通过电源电感LI连接升压转换器Ul的开关电源输出端SW，电源输入单元41还连接升压转换器Ul的电源输入端IN，升压转换器Ul的开关电源输出端SW连接输出整流单元42，输出整流单元42连接升压转换器Ul的反馈信号输入端FB。输出整流单元42包括电阻分压器421、电解电容C2和正向连接升转换压器Ul的开关电源输出端SW的二极管Dl，电阻分压器421与电解电容C2并联后与二极管DI和升压转换器U3串联连接，电阻分压器421包括串联连接的电阻一Rl和电阻二R2，升压转换器Ul的反馈信号输入端FB连接于电阻一RI和电阻二R2的连接线上。
[0024]充放电模块2包括连接电源模块I输出端的电源辅助电路21和连接切换开关3的充电电容22，电源辅助电路21连接充电电容22。充电电容22为法拉电容。在电源模块I不能直接提供稳定的低稳压直流电给电机驱动模块5时通过电源辅助电路21及充电电容22实现，在充电电容22放电过程即供电过程。这里保证了在外电源断电会等情况时充电电容22保证了阀门断电保护工作的进行，即断电后阀门还能自动进行关闭工作。
[0025]以下是本自动阀门控制装置的工作原理:
[0026]通过外接电源接口11连接外部电源，如市电，外部输入的交流电源通过整流电路12转换成高压直流电，同时通过降压电路13对高压直流电进行直流降压成稳定的低压电，用于给自动阀门控制装置进行供电。同时外部电压通过电源模块I输入给充放电模块2，充放电模块2由电源辅助电路21连接充电电容22进行实现，在由电源模块I供电给充电电容22充电，在断开电源模块I时有充电电容22进行放电给电机6提供电源。充电电容22选用超级电容中的法拉电容进行实现。法拉电容属于双电层电容器。是超级电容具有充电速度快，大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率2 90%。
[0027]同时电源通过切换开关3选择电源供应方式，电机驱动模块5由电源模块I直接充电还是由充放电模块2输入电压进行有选择的切换。切换开关3主要用于在电源模块I断电时，充放电模块2能延迟断电缓冲电机驱动模块5的工作。超级电容毕竟不是电池，存在电压随着放电而逐渐下降的问题。所以需要对输出电路进行升压稳压控制以达到电机6稳定工作的目的。充电模块在电压的充放电过程中，随着时间的输出电压会下降，从而导致输出到电机6的驱动电压降低而引起电机6输出扭矩降低，通过在切换开关3和电机驱动模块5之间连接升压模块4保证输入给电机驱动模块5稳定的保持在需要的电压，使用升压模块4可以消除电容电压下降引起的扭力降低，从而使得自动阀门达到了自动稳定工作得目的。
[0028]如图2，V表示连接电源，DC/DC表示为直流转换成直流，DC/DC直流升压稳压电路包括电源输入单元41、升压转换器Ul、电源电感LI和输出整流单元42，电源输入单元41连接通过电源电感LI连接升压转换器Ul的开关电源输出端SW，电源输入单元41还连接升压转换器Ul的电源输入端IN，升压转换器Ul的开关电源输出端SW连接输出整流单元42。电源输入单元41包括连接电源的电容一 Cl，电源通过电容一 Cl连接升压转换器Ul的电源输入端IN，开关控制输入端EN可以如图2接入电源，用于控制升压转换器Ul内部MOS管开关。输出整流单元42连接升压转换器Ul的反馈信号输入端FB。输出整流单元42包括电阻分压器421、电解电容C2和正向连接升转换压器开关电源输出端SW的二极管Dl，电阻分压器421与电解电容C2并联后与二极管Dl和升压转换器U3串联连接，电阻分压器421包括串联连接的电阻一 Rl和电阻二 R2，升压转换器Ul的反馈信号输入端FB连接于电阻一 Rl和电阻二 R2的连接线上。电源通过升压转换器Ul的输入和输出实现升压功能。同时DC/DC直流升压稳压电路具有将输入电压通过整流滤波，且将输出电压与基准电压进行比较控制内部开关的通断从而实现直流升压并保证了输出电压的稳定，经过稳压后得到的升压能够稳定高效消除电容电压下降引起的扭力降低。本申请中的升压转换器Ul可以选用SX1308或SA1901型号芯片进行实现。
[0029]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0030]尽管本文较多地使用了电源模块1、外接电源接口11、整流电路12、降压电路13、充放电模块2、电源辅助电路21、充电电容22、切换开关3、升压模块4、电源输入单元41、输出整流单元42、电阻分压器421、电机驱动模块5、电机6、阀控制器7、升压转换器Ul、电源电感L1、开关电源输出端SW、电源输入端IN、开关控制输入端EN、开关电源输出端SW、反馈信号输入端FB、电容一 Cl、电解电容C2、二极管Dl、电阻一 R1、电阻二 R2。
[0031]等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【主权项】
1.一种自动阀门控制装置，包括连接市电的电源模块(I)和给阀门提供动能的电机(6)，其特征在于，该装置还包括充放电模块(2)、切换开关(3)和连接电机(6)的电机驱动模块(5)，所述充放电模块(2)和切换开关(3)分别连接电源模块(I)的输出端，所述充放电模块(2)的输出端还与切换开关(3)的输入端相连接，所述切换开关(3)的输出端连接有升压模块(4)，升压模块(4)输出端连接电机驱动模块(5)的输入端。2.根据权利要求1所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述升压模块(4)为DC/DC直流升压稳压电路。3.根据权利要求2所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述升压模块(4)包括电源输入单元(41)、升压转换器(Ul)、电源电感(LI)和输出整流单元(42)，所述电源输入单元(41)连接通过电源电感(LI)连接升压转换器(Ul)的开关电源输出端(SW)，电源输入单元(41)还连接升压转换器(Ul)的电源输入端(IN)，所述升压转换器(Ul)的开关电源输出端(SW)连接输出整流单元(42)，输出整流单元(42)连接升压转换器(Ul)的反馈信号输入端(FB)04.根据权利要求3所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述输出整流单元(42)包括电阻分压器(421)、电解电容(C2)和正向连接开关电源输出端(SW)的二极管(Dl)，所述电阻分压器(421)与电解电容(C2)并联后与二极管(Dl)和升压转换器(Ul)串联连接，所述电阻分压器(421)包括串联连接的电阻一 (Rl)和电阻二 (R2)，所述升压转换器(Ul)的反馈信号输入端(FB)连接于电阻一 (Rl)和电阻二的连接线上(R2)。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的自动阀门控制装置，其特征在于，充放电模块(2)包括连接电源模块(I)输出端的电源辅助电路(21)和连接切换开关(3)的充电电容(22)，所述电源辅助电路(21)连接充电电容(22)。6.根据权利要求5所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述充电电容(22)为法拉电容。7.根据权利要求6所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述电源模块(I)包括分别依次连接的外接电源接口(11)、整流电路(12)和降压电路(13)，所述降压电路(13)的输出端分别连接电源辅助电路(21)和切换开关(3)。8.根据权利要求7所述的自动阀门控制装置，其特征在于，所述电机驱动模块(5)上还连接有阀控制器(7)。
【文档编号】F16K31/04GK205504129SQ201620212448
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】周剑
【申请人】台州通禾流体控制设备有限公司