一种阀门智能调节器的制作方法

本实用新型涉及智能设备技术领域,具体涉及一种阀门智能调节器。

背景技术：

随着工业自动化的高速发展，流体控制系统中，对介质的控制要求越来越高，自动控制、远程控制、可调节控制、精确控制成为了终端应用越来越普遍的需求。为满足这种需求，智能控制调节阀应用而生。早期的调节器产品是一种喷嘴式调节定位产品，它是利用力矩平衡的原理，纯动态调节，波动很大，定位不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种阀门智能调节器，该智能调节器响应速度快，控制精度高，定位精度高，能够实现对气控阀门的精确控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种阀门智能调节器，包括壳体，壳体的底部连接有底座，所述壳体的侧部设置有开口，其上设置有气孔板；

所述气孔板上设置有进气口、排气口和控制气体输出口，所述气孔板内部还设置有气路，所述气路连通进气口、排气口和控制气体输出口；所述进气口上设置有进气电磁阀，所述排气口上设置有排气电磁阀，

所述壳体内设置有位移传感器，所述底座的中部设置有通孔，所述位移传感器固定在通孔中，位移传感器的探头从通孔中伸到壳体的外部；

所述壳体的内部还设置有控制电路板，所述控制电路板上设置有单片机、电磁隔离模块和A/D转换模块，所述单片机分别与进气电磁阀、排气电磁阀、电磁隔离模块电连接，所述电磁隔离模块与A/D转换模块电连接，所述A/D转换模块与位移传感器电连接；

所述控制电路板上还设置有连接电路，连接电路包括，

所述单片机U4的PC12脚连接到电磁隔离模块的VIA脚，单片机U4的PC11脚连接到电磁隔离模块U10的VIB脚，单片机U4的PC10脚连接到电磁隔离模块U10的VIC脚，单片机U4的PC15脚连接到电磁隔离模块U10的VID脚，电磁隔离模块U10的GND1脚接地，电磁隔离模块U10的VDD1脚连接到+3.3V电源和电容C22的一端，电容C22的另一端接地，电磁隔离模块U10的VE1脚连接到+3.3V电源，电磁隔离模块U10的VDD2脚连接到+5V 电源和电容C23A的一端，电容C23A的另一端接地，电磁隔离模块U10的GND2脚模拟接地，电磁隔离模块U10的VOA脚连接到A/D转换模块U11的CS脚，电磁隔离模块U10的 VOB脚连接到A/D转换模块U11的CLK脚，电磁隔离模块U10的VOC脚连接到A/D转换模块U11的DIN脚，电磁隔离模块U10的VOD脚连接到A/D转换模块U11的DOUT脚，电磁隔离模块U10的AGND脚模拟接地，电磁隔离模块U10的VE2脚与A/D转换模块U11 的VREF脚与VDD脚的公共端分别连接到+5V电源和电容C23的一端，电容C23的另一端模拟接地，A/D转换模块U11的DGND脚模拟接地，A/D转换模块U11的CH2脚分别连接到电容C24的一端和电阻R34的一端，电容C24的另一端模拟接地，电阻R34的另一端连接到端子W1的1脚，端子W1的2脚连接到+5V电源，端子W1的3脚模拟接地，端子W1 与位移传感器电连接；

+3.3V电源串接电阻R41后连接到光电耦合器N3的1脚，单片机U4的PB6脚连接到光电耦合器N3的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N3的2脚和二极管D7的阴极，光电耦合器N3的4脚依次串接电阻R42和R43后模拟接地，电阻R42和R43的公共端连接到三极管V7的基极，三极管V7的发射极模拟接地，三极管V7的集电极和二极管D7的阳极的公共端连接到端子XP4的2脚；+3.3V电源串接电阻R44后连接到光电耦合器N4的1脚，单片机U4的PB7脚连接到光电耦合器N4的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N4的 2脚、二极管D8的阴极、端子XP4的1脚和3脚，光电耦合器N3的4脚依次串接电阻R45 和R46后模拟接地，电阻R45和R46的公共端连接到三极管V8的基极，三极管V8的发射极模拟接地，三极管V8的集电极和二极管D8的阳极的公共端连接到端子XP4的4脚；

+3.3V电源串接电阻R47后连接到光电耦合器N5的1脚，单片机U4的PB8脚连接到光电耦合器N5的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N5的2脚和二极管D9的阴极，光电耦合器N5的4脚依次串接电阻R48和R49后模拟接地，电阻R48和R49的公共端连接到三极管V9的基极，三极管V9的发射极模拟接地，三极管V9的集电极和二极管D9的阳极的公共端连接到端子XP5的2脚；+3.3V电源串接电阻R50后连接到光电耦合器N6的1脚，单片机U4的PB9脚连接到光电耦合器N6的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N6的 2脚、二极管D10的阴极、端子XP5的1脚和3脚，光电耦合器N6的4脚依次串接电阻R51 和R52后模拟接地，电阻R51和R52的公共端连接到三极管V10的基极，三极管V10的发射极模拟接地，三极管V10的集电极和二极管D10的阳极的公共端连接到端子XP5的4脚；

端子XP4和XP5分别与进气电磁阀、排气电磁阀电连接。

进一步地，所述壳体内部还设置有带键盘的显示屏，所述壳体的顶部设置有圆形的开口，开口上密封设置有透明的薄膜面板，所述带键盘的显示屏正对薄膜面板设置，固定在壳体内，通过显示控制电路与单片机电连接。

进一步地，所述显示控制电路集成在控制电路板上，所述显示控制电路具体包括，

单片机U4的PA3脚、PA4脚、PA5脚、PA6脚和PA7脚分别串接电阻R57、R58、R59、R60和R61后与带键盘的显示屏的显示控制输入端电连接，单片机U4的PC4脚、PC5脚、 PB0脚和PB1脚分别串接电阻R62、R63、R64和R65后与带键盘的显示屏的按键控制输入端电连接，带键盘的显示屏的电源端连接到+3.3V电源，带键盘的显示屏的接地端接地。

进一步地，所述控制电路板上还集成有电源转换模块，电源转换模块为其他各部分供电；

电源转换模块包括滤波模块EMC1，电源芯片U1、U2和U3，端子XP1的1脚和3脚模拟接地，端子XP1的4脚连接到二极管D1的阳极，二极管D1的阴极，连接到滤波模块EMC1 的1脚，EMC1的3脚模拟接地，EMC1的2脚分别连接到电容CE1的一端、电容C1的一端和电源芯片U1的5脚，电容CE1的另一端、电容C1的另一端和滤波模块EMC1的4脚分别模拟接地，电源芯片U1的2脚模拟接地，电源芯片U1的3脚分别连接到电阻R18的一端、电阻R3的一端和电容C3的一端，电源芯片U1的1脚依次串接电容C2和二极管D2的阴阳极后模拟接地，电源芯片U1的4脚串接电阻R2后接地，电源芯片U1的6脚连接到与电容C2、二极管D2和电感L1一端的公共端，电感L1另一端分别连接到电阻R3的另一端、电容C3的另一端、电源芯片U3的IN脚、电容CE2的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电源芯片U2的VS脚和SLEEP脚，电容CE2的另一端、电容C4的另一端和电容C5 的另一端分别模拟接地，电源芯片U2的GND脚模拟接地，电源芯片U2的OUT脚分别连接到电容C6的一端和C7的一端，电容C6的另一端和C7的另一端分别模拟接地，电源芯片U2的OUT脚、电容C6和C7的公共端输出+5V电源；电源芯片U3的HGND脚模拟接地，电源芯片U3的OUT脚分别连接到电容C8的一端和C9的一端，电容C8的另一端、C9 的另一端和电源芯片U3的GND脚分别接地，电源芯片U3的OUT脚、电容C8和C9的公共端输出+3.3V电源，所述端子XP1与+24V电源电连接。

进一步地，所述控制电路板上还集成有控制信号输入电路。

进一步地，所壳体内侧设置有平行于壳体轴线的插槽，所述插槽包括左插槽和右插槽，所述控制电路板插在插槽内。

进一步地，所述气孔板位于壳体外侧的侧面上还设置有两个电气端子，所述电气端子与控制电路板电连接。

进一步地，所述气孔板位于壳体外侧的侧面上还设置有2个气源接口端子，分别为进气口端子和控制气体输出口端子，分别与进气口和控制气体输出口密封连接。

进一步地，所述底座上的通孔内侧设置有内螺纹，所述位移传感器的外表面设置有外螺纹，位移传感器与通孔螺接。

进一步地，所述底座上还设置有排气孔，所述排气孔上设置有单向阀。

本实用新型的阀门智能调节器，响应速度快，控制精度高，能够实现对气控阀门的精确控制，并且该智能调节器电路的电路结构简单，反应速度快，能够实现精确控制；另外定位器的整体结构简单，体积小，各部件拆卸方便，方便各部分分别生产再组装，能够提高生产效率。并且本实用新型的控制简便且适用的工况广泛，可以很好的解决机械式定位器定位不准确，易波动的缺点，具有响应速度快、定位精确、操作方便、性价比高的特点，可以广泛应用于工业控制系统中。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为控制电路板上的连接电路的部分连接结构；

图3为单片机与电磁阀的连接电路；

图4为电源转换模块的电路结构；

图5为控制信号输入输出电路的部分电路结构；

上述图中：1-壳体；2-底座；3-气孔板；31-进气口端子；32-控制气体输出口端子；4-位移传感器；5-控制电路板；6-带键盘的显示屏；7-插槽；8-薄膜面板；9-电气端子；10-电磁阀；11-单向阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种阀门智能调节器，如图1所示，包括壳体1，壳体1的底部连接有底座2，底座2通过螺栓与壳体1连接在一起，底座2和壳体1之间还设密封垫，以便两者能够密封连接。所述壳体1的侧部设置有开口，其上设置有气孔板3，气孔板3与壳体1侧部之间密封连接。所述气孔板3上设置有进气口1、排气口和控制气体输出口，所述气孔板内部还设置有气路，所述气路连通进气口、排气口和控制气体输出口；所述进气口和排气口上均设置有电磁阀10。所述进气口上设置有进气电磁阀，所述排气口上设置有排气电磁阀，所述电磁阀固定在气孔板3上。所述气孔板3位于壳体1外侧的侧面上还设置有3个气源接口端子，分别为进气口端子31和控制气体输出口端子32，分别与进气口和控制气体输出口密封连接。所述壳体内设置有位移传感器4，所述底座的中部设置有通孔，所述通孔内侧设置有内螺纹，所述位移传感器4的外表面设置有外螺纹，位移传感器4与通孔螺接。所述位移传感器4固定在通孔后，位移传感器4的探头从通孔中伸到壳体1的外部，在本实用新型中，位移传感器采用无接触位移传感器，该类型的传感器寿命长、精度高。所述底座上还设置有排气孔，所述排气孔上设置有单向阀11，如果壳体1内气体泄漏，高压气体能够从排气孔内排出，同时单向阀11的设置能够防止外部的含水空气进入壳体内部，对其他电气部件产生影响。

所述壳体1的内部还设置有控制电路板5，本实用新型的所有电路均集成在一块电路板上，所述壳体1内侧设置有平行于壳体轴线的插槽7，所述插槽7包括左插槽和右插槽，所述控制电路板5插在插槽7内，控制电路板插进插槽7内之后，控制电路板7与气孔板3平行，位于气孔板3后侧，这样的设置方便连线的设计，并且能够有效缩小壳体1的体积，而且通过控制电路板5通过插槽7固定在壳体1内，拆装方便，同时这样的结构非常方便将本实用新型的各部分交给不同的厂家生产，各部分零件生产完毕后，组装起来即可，非常方便，能够有效提高生产效率。

控制电路板5上设置有单片机、电磁隔离模块、A/D转换模块、显示控制电路以及电源转换模块。所述单片机分别与进气电磁阀、排气电磁阀、电磁隔离模块电连接，所述电磁隔离模块与A/D转换模块电连接，所述A/D转换模块与位移传感器4电连接。连接电路如图2 和3所示：

所述单片机U4的PC12脚连接到电磁隔离模块的VIA脚，单片机U4的PC11脚连接到电磁隔离模块U10的VIB脚，单片机U4的PC10脚连接到电磁隔离模块U10的VIC脚，单片机U4的PC15脚连接到电磁隔离模块U10的VID脚，电磁隔离模块U10的GND1脚接地，电磁隔离模块U10的VDD1脚连接到+3.3V电源和电容C22的一端，电容C22的另一端接地，电磁隔离模块U10的VE1脚连接到+3.3V电源，电磁隔离模块U10的VDD2脚连接到+5V 电源和电容C23A的一端，电容C23A的另一端接地，电磁隔离模块U10的GND2脚模拟接地，电磁隔离模块U10的VOA脚连接到A/D转换模块U11的CS脚，电磁隔离模块U10的 VOB脚连接到A/D转换模块U11的CLK脚，电磁隔离模块U10的VOC脚连接到A/D转换模块U11的DIN脚，电磁隔离模块U10的VOD脚连接到A/D转换模块U11的DOUT脚，电磁隔离模块U10的AGND脚模拟接地，电磁隔离模块U10的VE2脚与A/D转换模块U11 的VREF脚与VDD脚的公共端分别连接到+5V电源和电容C23的一端，电容C23的另一端模拟接地，A/D转换模块U11的DGND脚模拟接地，A/D转换模块U11的CH2脚分别连接到电容C24的一端和电阻R34的一端，电容C24的另一端模拟接地，电阻R34的另一端连接到端子W1的1脚，端子W1的2脚连接到+5V电源，端子W1的3脚模拟接地，端子 W1与位移传感器电连接。

+3.3V电源串接电阻R41后连接到光电耦合器N3的1脚，单片机U4的PB6脚连接到光电耦合器N3的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N3的2脚和二极管D7的阴极，光电耦合器N3的4脚依次串接电阻R42和R43后模拟接地，电阻R42和R43的公共端连接到三极管V7的基极，三极管V7的发射极模拟接地，三极管V7的集电极和二极管D7的阳极的公共端连接到端子XP4的2脚；+3.3V电源串接电阻R44后连接到光电耦合器N4的1脚，单片机U4的PB7脚连接到光电耦合器N4的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N4的 2脚、二极管D8的阴极、端子XP4的1脚和3脚，光电耦合器N3的4脚依次串接电阻R45 和R46后模拟接地，电阻R45和R46的公共端连接到三极管V8的基极，三极管V8的发射极模拟接地，三极管V8的集电极和二极管D8的阳极的公共端连接到端子XP4的4脚；

+3.3V电源串接电阻R47后连接到光电耦合器N5的1脚，单片机U4的PB8脚连接到光电耦合器N5的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N5的2脚和二极管D9的阴极，光电耦合器N5的4脚依次串接电阻R48和R49后模拟接地，电阻R48和R49的公共端连接到三极管V9的基极，三极管V9的发射极模拟接地，三极管V9的集电极和二极管D9的阳极的公共端连接到端子XP5的2脚；+3.3V电源串接电阻R50后连接到光电耦合器N6的1脚，单片机U4的PB9脚连接到光电耦合器N6的3脚，+12V电源分别连接到光电耦合器N6的 2脚、二极管D10的阴极、端子XP5的1脚和3脚，光电耦合器N6的4脚依次串接电阻R51 和R52后模拟接地，电阻R51和R52的公共端连接到三极管V10的基极，三极管V10的发射极模拟接地，三极管V10的集电极和二极管D10的阳极的公共端连接到端子XP5的4脚；

端子XP4和XP5分别与进气电磁阀、排气电磁阀电连接。

因为对电磁阀的控制要求精度非常高，因此在A/D转换模块和单片机之间增加了电磁隔离模块，能够有效减少对电磁阀控制的影响，从而提高电磁阀的控制精度。

所述壳体1内部还设置有带键盘的显示屏6，所述壳体1的顶部设置有圆形的开口，开口上密封设置有透明薄膜面板，所述带键盘的显示屏6正对透明薄膜面板设置，固定在壳体 1内，通过显示控制电路与单片机电连接。这样的设置既能够保证壳体的密闭性，能够有效减少外界环境对带键盘的显示屏的影响。

所述显示控制电路集成在控制电路板5上，所述显示控制电路具体包括，单片机U4的 PA3脚、PA4脚、PA5脚、PA6脚和PA7脚分别串接电阻R57、R58、R59、R60和R61后与带键盘的显示屏的显示控制输入端电连接，单片机U4的PC4脚、PC5脚、PB0脚和PB1 脚分别串接电阻R62、R63、R64和R65后与带键盘的显示屏的按键控制输入端电连接，带键盘的显示屏的电源端连接到+3.3V电源，带键盘的显示屏的接地端接地。

所述控制电路板5上还集成有电源转换模块，电源转换模块为其他各部分供电；如图4 所示，电源转换模块包括滤波模块EMC1，电源芯片U1、U2和U3，端子XP1的1脚和3 脚模拟接地，端子XP1的4脚连接到二极管D1的阳极，二极管D1的阴极，连接到滤波模块EMC1的1脚，EMC1的3脚模拟接地，EMC1的2脚分别连接到电容CE1的一端、电容 C1的一端和电源芯片U1的5脚，电容CE1的另一端、电容C1的另一端和滤波模块EMC1 的4脚分别模拟接地，电源芯片U1的2脚模拟接地，电源芯片U1的3脚分别连接到电阻 R18的一端、电阻R3的一端和电容C3的一端，电源芯片U1的1脚依次串接电容C2和二极管D2的阴阳极后模拟接地，电源芯片U1的4脚串接电阻R2后接地，电源芯片U1的6脚连接到与电容C2、二极管D2和电感L1一端的公共端，电感L1另一端分别连接到电阻R3 的另一端、电容C3的另一端、电源芯片U3的IN脚、电容CE2的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电源芯片U2的VS脚和SLEEP脚，电容CE2的另一端、电容C4的另一端和电容C5的另一端分别模拟接地，电源芯片U2的GND脚模拟接地，电源芯片U2的OUT 脚分别连接到电容C6的一端和C7的一端，电容C6的另一端和C7的另一端分别模拟接地，电源芯片U2的OUT脚、电容C6和C7的公共端输出+5V电源；电源芯片U3的HGND脚模拟接地，电源芯片U3的OUT脚分别连接到电容C8的一端和C9的一端，电容C8的另一端、C9的另一端和电源芯片U3的GND脚分别接地，电源芯片U3的OUT脚、电容C8和 C9的公共端输出+3.3V电源，所述端子XP1与+24V电源电连接。

所述气孔板3位于壳体1外侧的侧面上还设置有两个电气端子9，所述电气端子9与控制电路板电连接。

所述控制电路板5上还集成有控制信号输入电路。如图5所示为本实用新型的控制信号输入输出电路的部分电路结构，其中端子XP3为外部控制模拟量的输入，端子XP6为电压及电流的控制输出。其中XP3、XP6和XP1电连接到气孔板3上的电气端子上，用以输入外部的电源、外部模拟量的输入以及内部模拟量的输出。

本实用新型的连接电路结构简单，能够实现信号的精确传输，响应速度快，从而提高了智能调节器对阀门的精确控制。

本实用新型采用通用24VDC直流电源控制，能够接收0/4～20mA电流或0～5/10VDC电压模拟信号，通过高频电磁阀头将电信号转化为气路输出，从而控制气控阀门的位置动作，电磁阀头动作频率可高达30-40次/S。同时采用高精度电感式无接触位移传感器，将执行元件的位置精确采集到中央微处理单元，并与输入信号作比较，从而给出指令驱动电气转换单元。单片机是本调节器的核心单元，不光能接受外部输入信号，还能接收位移反馈信号，单片机根据收到的信息实现对气控阀门的精确控制。人机交互显示模块采用带键盘的显示屏，可以直观的反应调节位置，状态信息，并通过按键进行操作，简单方便。

使用时，将气控阀门气缸的进气端连接到控制气体输出口33所对应的气源接口端子，并将位移传感器的探头与气控阀门的活塞相接触，进气口所对应的气源接口端子外接气源即可。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。