一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统的制作方法
【专利摘要】一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统，包括电源转换模块和电磁阀门，电源转换模块采用开关电源，在电源转换模块与电磁阀门之间增设了由控制模块控制的供电开关，控制模块除了输出两路信号分别控制供电开关和电磁阀门，还接受来自电磁阀门反馈的位置采样信号，供电开关的关断和闭合由控制模块依据外部对电磁阀门的控制请求和电磁阀门实时反馈的位置信号决定是否将电源转换模块输出的电压施加在电磁阀门上。
【专利说明】—种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电磁阀门的控制，尤其涉及一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统，主要用于矿用喷雾降尘装置中对电磁阀门的控制。
【背景技术】
[0002]矿用喷雾降尘装置主要用于煤矿井下采掘工作面粉尘以及地面洗煤场等作业场所。随着国家对矿井安全生产和职业病危害的重视，矿井粉尘浓度的危害也越来越受到关注，因此对矿井粉尘的防治要求也越来越高。按照煤矿安全规程的要求，在矿井大巷、放煤口、转载点、卸煤点等地方必须安置洒水降尘装置或除尘风机。本系统即应用于此装置中的洒水电磁阀门。
[0003]在目前的电磁阀门控制系统里，控制器只响应外部动作请求以对电磁阀门进行开关控制，在矿用喷雾降尘装置工作的过程中，无论控制器是否对电磁阀门发出控制信号，阀门电机始终处于通电状态。此外，目前的产品中，对电磁阀门的控制都相对简单，并无针对故障的检测功能。
【发明内容】
[0004]本发明目的是解决现有控制系统过于简单，电磁阀门待机时仍然通电，以及无法对电磁阀门的位置错误实时监测的缺陷，提供一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统，通过添加对阀门位置信号的采样，作出断电保护和报错等功能的反馈，从而避免了待机功耗、提闻了广品的可罪性。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统，包括电源转换模块和电磁阀门，其特征在于:电源转换模块采用开关电源，在电源转换模块与电磁阀门之间增设了由控制模块控制的供电开关，控制模块除了输出两路信号分别控制供电开关和电磁阀门，还接受来自电磁阀门反馈的位置采样信号，供电开关的关断和闭合由控制模块对电磁阀门的控制请求和电磁阀门实时反馈的位置信号决定是否将电源转换模块输出的电压施加在电磁阀门上；
供电开关包括电阻R1、R2、R3，NPN三极管Q2和MOS场效应管Ql，电源转换模块中开关电源输出的电压连接电阻Rl的一端和MOS场效应管Ql的漏极，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端和MOS场效应管Ql的栅极，电阻R2的另一端连接NPN三极管Q2的集电极，NPN三极管Q2的发射极接地，NPN三极管Q2的基极通过电阻R3连接至控制模块的输出端，MOS场效应管Ql的源极为供电开关的输出端；
控制模块包括控制器、显不模块和DC/DC转换模块，电源转换模块中开关电源输出的电压连接DC/DC转换模块，DC/DC转换模块的输出连接控制器，控制器输出分别连接显示模块、供电开关中电阻R3的另一端和电磁阀门；DC/DC转换模块选用LDO电路，显示模块选用LCD显示屏，控制器选用型号为STM32R)的CPU;控制器发出指令打开供电开关，发出对电磁阀门的控制信号，同时接收此时电磁阀门反馈的位置采样信号，在检测到该位置采样信号达到指定状态后，控制器关闭供电开关，若延迟20秒后仍未检测到正确的位置采样信号，则同样关闭供电开关并通过显示模块报错；
电磁阀门包括电机驱动电路、阀门电机和位置信号采样线路，供电开关中的MOS场效应管Ql的源极连接至电机驱动电路，电机驱动电路中设有含霍尔探头，霍尔探头输出连接位置信号采样线路，电机驱动电路输出的驱动信号连接阀门电机，位置信号采样电路的输出反馈至控制器。
[0006]本发明具有如下优点和效果:
1、消除了待机功耗。现有的电磁阀门控制系统，电源直接与电磁阀门相连，因此电磁阀门始终处于通电状态，极大浪费能源；而本发明的供电开关的关断和闭合由控制模块依据对电磁阀门的控制请求和电磁阀门实时反馈的位置信号决定，该控制方式在电磁阀门待机时切断供电开关，从而避免了电磁阀门待机功耗。
[0007]2、可以检测电磁阀门位置信号错误。当微处理器打开供电开关并对电磁阀门发出控制信号后，会循环检测电磁阀门反馈的位置信号，从而能够及时检测出电磁阀门的位置故障。
[0008]3、选用的电源转换模块为开关电源电路，具有更高的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明电磁阀门控制系统的原理图；
图2是电源转换模块的原理图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
现有技术的电磁阀门控制系统是电源直接与电磁阀门相连，而本发明如图1所示，电源转换模块I采用开关电源，将外部交流电压，在电源转换模块I与电磁阀门4之间增设了由控制模块3控制的供电开关2，控制模块3除了输出两路信号分别控制供电开关2和电磁阀门4，还接受来自电磁阀门4反馈的位置采样信号，供电开关2根据控制模块3发出的控制信号决定是否将电源转换模块I输出的电压施加在电磁阀门4上。供电开关2和控制模块3共同位于主控制板上。
[0011]所述的供电开关2由三个电阻(R1、R2、R3)、一个NPN三极管(Q2)和一个MOS场效应管(Ql)组成，电源转换模块I输出的电压接Rl和Ql的漏极，Rl和R2串联后连接Q2的集电极，Rl和R2的连接处接Ql的栅极，Q2的发射极接地，基极接R3，Ql的源极为供电开关2输出端。其开关原理为:在CPU控制信号Ctrl为高电平时，Q2导通，拉低了 Ql栅极电压，从而使Ql截止，电磁阀门4无输入电压，当Ctrl信号为低电平时，Q2截止，Ql栅极电压为电源转换模块I接入的12V电压，Ql导通，源极输出电压，电磁阀门4通电。
[0012]所述的控制模块3包括控制器、显示模块和DC/DC转换模块，电源转换模块I输出的电压连接至DC/DC转换模块，再连接至控制模块，显示模块与控制模块相连，可以显示设备位置信号故障。DC/DC转换模块选用LDO电路，显示模块选用LCD显示屏，控制器选用型号为STM32R)的CPU。控制器发出对电磁阀门4的控制请求和电磁阀门4反馈的位置信号，以及向供电开关2和电磁阀门4发出控制信号；当接收到外部请求时，打开供电开关2，发出对电磁阀门4的控制信号，同时接收此时电磁阀门4反馈的位置信号，在检测到位置信号达到指定状态后，控制器3关闭供电开关2，若延迟20秒后仍未检测到正确的位置信号，则同样关闭供电开关2并通过显示模块报错。
[0013]电磁阀门4包括电机驱动电路、阀门电机和位置信号采样线路，供电开关中的MOS场效应管Ql的源极连接至电机驱动电路，电机驱动电路中设有含霍尔探头，霍尔探头输出连接位置信号采样线路，电机驱动电路输出的驱动信号连接阀门电机，位置信号采样电路的输出反馈至控制器。
[0014]如图2所示，所述的电源转换模块I可以采用现有技术的副边反馈式反激开关电源，将外部接入的90疒265V交流电压转换为12V直流电压。交流电经过整流滤波后得到直流电，再通过变压器转换为所需的电压值，RCD钳位电路用于保护电路免受电压相位翻转产生的尖峰。在输出端整流滤波电路之后，通过采样电路和信号放大电路，将输出电压值反馈给PWM控制芯片，这里我们选用的芯片为PN8106，通过对控制芯片外围器件参数的设定，可以控制开关管的占空比，从而有效保证输出电压的稳定。
[0015]本发明工作过程如下:
外部交流电压(65V?265)经过电源转换模块I转换为12V直流电压，一路输出至供电开关2，一路输出至控制模块3的DC/DC模块；DC/DC模块将12V电压转换为控制器所需的工作电压并对控制器供电；控制器发出对电磁阀们的控制请求后发出两路控制信号，一路控制信号打开供电开关2,使电源转换模块I输出的12V直流电压与电磁阀门4连通,另一路控制信号控制电磁阀门4达到指定状态。当电磁阀门4通电并接受控制信号后，控制模块3会实时采样电磁阀门4反馈的位置信号，在检测到该位置采样信号达到指定状态后，控制器关闭供电开关；若延迟20秒后仍未检测到正确的位置采样信号，则同样关闭供电开关并通过显示模块令其显示位置信号错误。
【权利要求】
1.一种带智能供电开关的矿用电磁阀门控制系统，包括电源转换模块和电磁阀门，其特征在于:电源转换模块采用开关电源，在电源转换模块与电磁阀门之间增设了由控制模块控制的供电开关，控制模块除了输出两路信号分别控制供电开关和电磁阀门，还接受来自电磁阀门反馈的位置采样信号，供电开关的关断和闭合由控制模块对电磁阀门的控制请求和电磁阀门实时反馈的位置信号决定是否将电源转换模块输出的电压施加在电磁阀门上； 供电开关包括电阻R1、R2、R3，NPN三极管Q2和MOS场效应管Ql，电源转换模块中开关电源输出的电压连接电阻Rl的一端和MOS场效应管Ql的漏极，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端和MOS场效应管Ql的栅极，电阻R2的另一端连接NPN三极管Q2的集电极，NPN三极管Q2的发射极接地，NPN三极管Q2的基极通过电阻R3连接至控制模块的输出端，MOS场效应管Ql的源极为供电开关的输出端； 控制模块包括控制器、显不模块和DC/DC转换模块，电源转换模块中开关电源输出的电压连接DC/DC转换模块，DC/DC转换模块的输出连接控制器，控制器输出分别连接显示模块、供电开关中电阻R3的另一端和电磁阀门；DC/DC转换模块选用LDO电路，显示模块选用LCD显示屏，控制器选用型号为STM32R)的CPU;控制器发出指令打开供电开关，发出对电磁阀门的控制信号，同时接收此时电磁阀门反馈的位置采样信号，在检测到该位置采样信号达到指定状态后，控制器关闭供电开关，若延迟20秒后仍未检测到正确的位置采样信号，则同样关闭供电开关并通过显示模块报错； 电磁阀门包括电机驱动电路、阀门电机和位置信号采样线路，供电开关中的MOS场效应管Ql的源极连接至电机驱动电路，电机驱动电路中设有含霍尔探头，霍尔探头输出连接位置信号采样线路，电机驱动电路输出的驱动信号连接阀门电机，位置信号采样电路的输出反馈至控制器。
【文档编号】F16K31/04GK103727286SQ201410020849
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】钱钦松, 郭辉, 朱俊杰, 刁龙, 孙伟锋, 陆生礼, 时龙兴 申请人:东南大学