一种排气阀的控制装置的制作方法

本发明涉及浮空器的排气阀控制，具体涉及一种排气阀的控制装置，用于控制排气阀的阀盖运动，从而开启或关闭所述排气阀。

背景技术：

浮空器一般是指一种主要依靠自身浮力升空的飞行器。浮空器主要由气囊和布设在气囊之上的各种设备组成，气囊内充入密度小于空气的浮升气体，气囊内外气体的密度差产生的浮力为浮空器提供绝大部分或全部升力。

浮空器的气囊都有一定的内外压强差承受范围，这个范围是由气囊材料强度、气囊体积及结构等参数决定。当气囊内外压强差超过一定的上限值时，气囊就会发生不可恢复的破裂，影响试验或飞行安全。

浮空器在升空或温度升高时，随着气囊内气体的膨胀，其内外压强差会增加，这时需要排出气囊内的部分气体，以确保内外压强差不会超过设定的上限值；另外，在一些紧急情况，需要排出气囊内的部分或全部气体，使浮空器迅速降落至安全高度或地面。

排气阀安装在浮空器气囊上的开口处，根据任务需要来打开开口排出浮空器气囊内的气体，或者关闭开口停止排气，负责执行气囊的排气任务。排气阀内部具有控制电路和相应的机械结构，实现限位控制及反馈信号的输出。

传统的排气阀控制装置如图1所示，包括第一二极管D1a、第二二极管D2a、第一限位开关S1a和第二限位开关S2a，通过外部供电电源的极性转换来实现排气阀的打开或关闭。当电源正端子V1接电源12V，电源负端子V2接电源地时，第一二极管D1a导通，第二二极管D2a截止，电流流经第一二极管D1a，电压Motor-a和第二限位开关S2a，电机Motor-a向下转动，带动阀盖a向下移动，当Ma点离开第一限位开关S1a时，将第一限位开关S1a的触点S13切换至触点S11，第一限位开关S1a导通，当Na点行至第二限位开关S2a时，将第二限位开关S2a的触点S23切换至触点S21，第二限位开关S2a断开，电机Motor-a停止动作，排气阀关闭。当电源正端子V1接电源地，电源负端子V2接电源12V时，第二二极管D2a导通，第一二极管D1a截止，电流流经第二二极管D2a，电机Motor-a和第一限位开关S1a，电机Motor-a向上转动，带动阀盖a向上移动，当Na点离开第二限位开关S2a时，将第二限位开关S2a的触点S21切换至触点S23，第二限位开关S2a导通，当Ma点行至第一限位开关S1a时，将第一限位开关S1a的触点S11切换至触点S13，第一限位开关S1a断开，电机Motor-a停止动作，排气阀打开。另外，通过采集触点S21和V2之间的电平差可知排气阀是否关闭，作为排气阀工作状态的反馈信号，当排气阀处于关闭状态时，触点S21与触点S22导通，则其与V2之间的电平差约为11V；当排气阀离开关闭位置后，触点S21悬空，则其与V2之间的电平差为0V。这种电路存在以下问题：

1、抗震动能力差。限位开关触点之间的切换需要一定的位移量，有两个切换动作为瞬时动作，动作时间极短，即第二限位开关S2a的触点S23断开和第一限位开关S1a的触点S11断开时，电流回路切断，电机Motor-a即刻停转，阀盖a即刻停止移动，存在触点S23或触点S11断开不彻底的情况。在断开不彻底时，如有震动，则会发生触点的开关状态来回变化的情况，造成排气阀工作状态异常。

2、反馈信号不可靠。同样由于问题1所属原因，在排气阀关闭的瞬间，存在触点S21接触不牢的情况，如果接触不牢，会造成反馈信号异常。

3、第一限位开关S1a和第二限位开关S2a为机械开关，需要承载大电流(电机工作电流，根据所选电机不同，可能达3A)，在开关的瞬间会发生拉弧现象，对触点造成烧蚀，多次开关后失效风险大。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明提供一种排气阀的控制装置，用以解决现有技术的抗震动能力差和反馈信号不可靠的技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种排气阀的控制装置，用于控制排气阀的阀盖运动，从而开启或关闭所述排气阀，装置包括电源、控制电路、电机和机械部分，电源对电机供电，以使电机驱动所述机械部分运动，从而使机械部分带动阀盖运动；

当机械部分沿某方向运动到固定位置时，机械部分触发控制电路，控制电路控制电源继续对电机供电一段时间后断电。

(三)有益效果

本发明提供的排气阀的控制装置具有如下优点：

1、能够根据两个供电接口的极性不同，实现阀门的开关和阀盖的限位控制。

2、在控制电路上的限位开关断开后，控制电路能进一步放电，使电源能够继续驱动电机一段时间，使得电机的延时停转，且延时时长可调，保证开关的动作到位。

3、提供可靠的反馈信号，准确反映电机的工作状态，开、关或动作中。

4、机械式限位开关不承载大电流，仅作为通断信号使用，降低其失效风险。

5、可适应不同的电机工作电压。

附图说明

图1为现有排气阀的控制装置的原理框图。

图2为本发明实施例提供的排气阀的控制装置的原理框图。

图3为本发明中场效应管电路的变化形式图。

具体实施方式

本发明提供一种排气阀的控制装置，用于控制排气阀的阀盖运动，从而开启或关闭所述排气阀，装置包括电源、控制电路、电机和机械部分，电源对电机供电，以使电机驱动机械部分运动，从而使机械部分带动阀盖运动；当机械部分沿某方向运动到固定位置时，机械部分触发控制电路，控制电路控制电源继续对电机供电一段时间后断电。

其中，控制电路在被所述机械部分触发前，电源对所述控制电路进行充电，控制电路被机械部分触发后进行放电，以使所述电源继续对所述电机供电，直到所述控制电路放电结束。

在本发明的一种实施方式中，电源包括第一供电接口和第二供电接口，当第一供电接口为电源正极、第二供电接口为电源负极时，电机正向转动，当第一供电接口为电源负极、第二供电接口为电源正极时，所述电机反向转动。

在本发明的一种实施方式中，控制电路包括第一场效应管、第二场效应管、第一限位开关、第二限位开关、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中：

第一供电接口与第一场效应管的源极连接，第一场效应管的漏极依次与第二限位开关、第三电阻串接后与第二场效应管的栅极连接；

第二供电接口与所述第二场效应管的源极连接，第二场效应管的漏极依次与第一限位开关、第一电阻串接后与第一场效应管的栅极连接；

第二电阻的一端与所述第一供电接口连接，另一端与第一场效应管的栅极连接，第一电容并联在所述第二电阻两端；

第四电阻的一端与所述第二供电接口连接，另一端与第二场效应管的栅极连接，第二电容并联在所述第四电阻两端；

电机接电的两端分别与第一场效应管的漏极、第二场效应管的漏极连接；

第一限位开关和第二限位开关为常闭开关，其中，当所述第一限位开关或第二限位开关被所述机械部分断开时，触发所述控制电路。

在本发明的一种实施方式中，机械部分包括第一顶杆和第二顶杆，电机正向转动时，带动第二顶杆顶开所述第二限位开关，电机反向转动时，带动所述第一顶杆顶开第一限位开关。

在本发明的一种实施方式中，第一顶杆、第二顶杆与阀盖为一体结构，该结构整体运动时，可带动阀盖开启或关闭，其中，顶杆与电机之间通过齿轮和齿条连接，当电机正向转动时，与电机旋转轴固连的齿轮带动齿条向下运动，所以顶杆向第二限位开关方向运动，以顶开第二限位开关，此时阀盖开启，当电机反向转动时，与电机旋转轴固连的齿轮带动齿条向上运动，所以顶杆向第一限位开关方向运动，以顶开第一限位开关，此时阀盖关闭。

本发明的工作原理在于，控制电路可以控制电源对电机的供电，电源在对电机进行供电时，同时也对控制电路进行充电，当机械部分触发控制电路后，控制电源进行放电，此时电源继续对电机进行供电，当控制电路放电完毕时，控制电路断开电源与电机的连接，从而使电源停止对电机供电。具体地，在第一限位开关或第二限位开关被顶开时，即是机械部分触发控制电路，此时电源不再对控制电路进行充电，所以控制电路的第一电容或第二电容进行放电，使得第一场效应管或第二场效应管继续导通，进而继续使得电源对电机供电，以令顶杆进一步顶开第一限位开关或第二限位开关，保证开关的动作到位。

进一步，第一场效应管和第二场效应管为MOS管。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图2为本发明实施例提供的排气阀的控制装置的原理框图，如图2所示，装置包括电路部分和机械部分，其中：

电路部分包括供电接口C和D，场效应管1，场效应管2，上限位开关，下限位开关，电容1，电容2，电阻1，电阻2，电阻3，电阻4和电机，用于控制电机的正反转及限位延时停转，同时提供反馈信号。

机械部分主体为阀盖，其上安装有上顶杆和下顶杆，用于实现阀门的开关及阀盖运动的机械限位，其中，上顶杆、下顶杆与阀盖为一体结构，该一体结构向上运动时，带动排气阀的阀盖向上运动，从而使阀盖关闭，该一体结构向下运动时，带动排气阀的阀盖向下运动，从而使阀盖打开。

下面分别就排气阀的一个工作循环进行说明，包括正在打开，打开完成，正在关闭和关闭完成。

这里假定排气阀的初始状态为关闭完成，电机工作电压为12V。此时供电接口C接12V，供电接口D接0V，上限位开关闭合，阀盖上的下顶杆顶开下限位开关，下限位开关断开，场效应管2的4点电平为0V，场效应管2的6和5点之间为断路，无电流回路，电机停转。此时，AD之间电平差为11V(12V除去场效应管1的压降)，BC之间电平差为-1V(场效应管1的压降)。

当供电接口C接0V，供电接口D接12V时，此时A点电平为11V，上限位开关闭合，因此场效应管1的1点电平也为11V，其3和2点导通，电流从供电接口D开始，流经场效应管2的5点和6点，A点，电机，B点，场效应管1的3点和2点，最后回到供电接口C，电机反向转动，带动阀盖向上移动，此时电容1完成充电；当下顶杆离开下限位开关时，下限位开关自动闭合；电机持续反向转动，此时排气阀正在关闭，AD之间电平差为-1V，BC之间电平差为1V(场效应管1的压降)；当阀盖上的上顶杆移动至上限位开关时，将上限位开关顶开，从A点经上限位开关至场效应管1的1点间的通路断开，此时电容1开始放电，场效应管1的1点电平继续维持为11V，场效应管1的2和3点间保持导通，电机继续反向转动，上顶杆继续向上移动，使上限位开关彻底断开，当电容1放电完毕后，场效应管1的3和2点间断开，整个电流回路断开，电机停转，排气阀打开完成，此时AD之间电平差为-1V，BC之间电平差为11V。

当供电接口C接12V，供电接口D接0V时，此时B点电平为11V，下限位开关闭合，因此场效应管2的4点电平也为11V，其6和5点导通，电流从供电接口C开始，流经场效应管1的2点和3点，B点，电机，A点，场效应管2的6点和5点，最后回到供电接口D，电机正向转动，带动阀盖向下移动，此时电容2完成充电；当上顶杆离开上限位开关时，上限位开关自动闭合；电机持续正向转动，此时排气阀正在关闭，AD之间电平差为1V(场效应管2的压降)，BC之间电平差为-1V；当阀盖上的下顶杆移动至下限位开关时，将下限位开关顶开，从B点经下限位开关至场效应管2的4点间的通路断开，此时电容2开始放电，场效应管2的4点电平继续维持为11V，场效应管2的6和5点间保持导通，电机继续正向转动，下顶杆继续向下移动，使下限位开关彻底断开，当电容2放电完毕后，场效应管2的6和5点间断开，整个电流回路断开，电机停转，排气阀关闭完成，此时AD之间电平差为11V，BC之间电平差为-1V。

通过调整电容1和电容2的容值可改变其放电时长，进而控制电机延时转动的时长。

当电机工作电压变大时，可通过增大电阻1和电阻3的阻值来使电路仍能够正常工作。

需要说明的是，图2中的场效应管1和场效应管2内部均集成有二极管，用于实现漏极到源极的反向导通。以场效应管1为例，当供电接口D接为正极时，场效应管1的3到2点是导通的，而当供电接口C为正极时，若场效应管1内部没集成有二极管，此时场效应管1的2到3点不导通，这样，通过在场效应管1源极和漏极之间并联一个二极管，实现了场效应管1的2到3点导通。当然，本发明所采用的场效应管也不限于上述集成有二极管的场效应管，也可采用普通的场效应管，其内部不集成有二极管，这样可在场效应管外部并联相应的二极管，如图3所示，图3电路为图2中的场效应管部分的变化形式，具有同等功能。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。