一种能量发射智能控制装置的制作方法

本实用新型涉及能量发射控制技术领域，尤其涉及一种能量发射智能控制装置。

背景技术：

能量发射设备广泛应用于沙石土、岩石、矿石、混凝土、钢筋混凝土、海防堤坝、金属、非金属、泡沫材料、复合材料、高分子材料、特种材料等材料试样在不同条件下的动态力学性能测试中。

早期的能量发射设备，是通过火药燃烧来产生压缩气体内能，从而推动炮弹的发射；每次发射炮弹时都需要重新填充火药，操作较为繁琐，推力大小不稳定，炮弹速度不可精确控制。

当前，能量发射设备采用轻气炮的发射方式，储气室中存储高压气体，以压缩气体作为动力源，来推动炮弹的发射；需要通过控制器对储气室中的压力进行控制，从而才能得到稳定的炮弹速度；传统的控制结构复杂、智能化程度不高、控制精度低、安全性差、且不能重复利用。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种能量发射智能控制装置，结构简单、智能化程度高，通过智能控制器修正压力传感器传输误差，并控制各电磁阀的开闭，从而控制高压气源的通断，保证了发射气流的稳定性和动作执行的重复可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种能量发射智能控制装置，包括智能控制器、进气阀、发射阀、排气阀、安全阀、第一压力传感器、第二压力传感器、储气室；所述储气室设置进气管道、发射管道和排气管道；所述进气阀、安全阀设置于储气室进气管道，排气阀设置于排气管道，发射阀设置于发射管道；所述第一压力传感器、第二压力传感器分别设置于储气室内的上部和下部；

所述进气阀、发射阀、排气阀、安全阀、第一压力传感器、第二压力传感器分别与智能控制器电连接。

进一步的，所述进气阀、发射阀、排气阀、安全阀均为电磁阀。

进一步的，所述智能控制器包括中央处理器mcu、输出控制模块、控制驱动模块、通讯模块、触摸显示屏；所述控制驱动模块通过输出控制模块与中央处理器mcu电连接，触摸显示屏通过通讯模块与中央处理器mcu电连接；进气阀、发射阀、排气阀、安全阀分别与控制驱动模块电连接，第一压力传感器、第二压力传感器分别与输出控制模块电连接。

进一步的，一种能量发射智能控制装置设置报警器，报警器与输出控制模块电连接。

进一步的，所述中央处理器mcu包括stc15w408as单片机芯片u1及其外围电路。

进一步的，所述输出控制模块包括sn74ls244驱动信号芯片u2及其外围电路，u2的输入端a1、a2、a3、a4分别与u1的p3.7、p3.6、p3.5、p3.4端相连，u2的输入端a5、a6分别与第一压力传感器、第二压力传感器相连；u2的输出端y5、y6、y7、y8分别与u1的p1.4、p1.5、p1.6、p1.7端相连。

进一步的，所述智能控制器包括四个相同的控制驱动模块，分别控制进气阀、发射阀、排气阀、安全阀的开闭；所述控制驱动模块包括电阻r8、三极管q、二极管d、电容c、继电器kt；所述电阻r8一端与输出控制模块的输出端相连，另一端与三极管q的基极相连，三极管q集电极接地gnd，三极管q的发射极通过继电器kt接电源vcc；二极管d阴极接电源vcc，二极管d阳极与三极管q的发射极相连，电容c一端接电源vcc，另一端与三极管q的发射极相连。

进一步的，所述通讯模块包括tlp521-2光耦芯片u3、p521-1光耦芯片u4、max485低功耗收发器u5；u3的第一阴极通过电阻r1与u1的p3.2端相连，u3的第二阴极通过电阻r3与u1的p3.1端相连，u3的两个阳极均接电源vcc；u3的第一集电极通过电阻r2接隔离电源vccg，u3的第二集电极通过电阻r4接隔离电源vccg；u3的两个发射极均接隔离地gndg；

u4的集电极与u1的p3.0端相连，u4的集电极与u1的p3.0端间的节点通过电阻r5接电源vcc；u4的发射极接地gnd；u4的阳极接隔离电源vccg，u4的阴极通过电阻r6接u5的ro端；

u5的re、de端均与u2的第一集电极相连，u5的di端与u2的第二集电极相连，u5的a、b端通过485总线与触摸显示屏相连，u5的vcc端接隔离电源vccg，u5的gnd端接隔离地gndg。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种能量发射智能控制装置，结构简单、智能化程度高，智能控制器可以自动监测并修正压力传感器传输误差，并控制高压气源的通断，从而保证了发射气流的稳定性和动作执行的重复可靠性；设置安全阀和排气阀，在进气阀和排气阀出现意外故障时，确保能量发射设备的安全性；设置触摸显示屏，并通过485总线进行通信，提高了控制装置使用的便捷性。

附图说明

图1为本实用新型智能控制装置原理示意图；

图2为本实用新型智能控制装置结构示意图；

图3为本实用新型智能控制装置中央处理器mcu结构示意图；

图4为本实用新型智能控制装置输出控制模块结构示意图；

图5为本实用新型智能控制装置控制驱动模块结构示意图；

图6为本实用新型智能控制装置通讯模块结构示意图。

图中：1、智能控制器；2、进气阀；3、发射阀；4、排气阀；5、安全阀；6、第一压力传感器；7、第二压力传感器；8、储气室；9、报警器；101、中央处理器mcu；102、输出控制模块；103、控制驱动模块；104、通讯模块；105、触摸显示屏。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种能量发射智能控制装置，包括智能控制器1、进气阀2、发射阀3、排气阀4、安全阀5、第一压力传感器6、第二压力传感器7、储气室8。

储气室8设置进气管道、发射管道和排气管道；进气阀2、安全阀5设置于储气室8进气管道，排气阀4设置于排气管道，发射阀3设置于发射管道；第一压力传感器6、第二压力传感器7分别设置于储气室8内的上部和下部，用于实时采集储气室8内压力；进气阀2、发射阀3、排气阀4、安全阀5、第一压力传感器6、第二压力传感器7分别与智能控制器1电连接；进气阀2、发射阀3、排气阀4、安全阀5均为电磁阀，在正常工作情况下，排气阀4为关闭状态、安全阀5为打开状态。

智能控制器1接收第一压力传感器6、第二压力传感器7采集的压力值，并对其进行拟合运算，得到储气室8内压力值，保证了对储气室8内压力检测的精确性，同时在使用过程中，若一个压力传感器出现故障，可以利用另一个传感器完成该次发射的正常执行，保证能量发射设备运行的安全可靠性。

智能控制器1根据储气室8内压力值，实现各电磁阀的驱动控制，并完成各部分系统协调控制，包括中央处理器mcu101、输出控制模块102、控制驱动模块103、通讯模块104、触摸显示屏105；控制驱动模块103通过输出控制模块102与中央处理器mcu101电连接，触摸显示屏105通过通讯模块104与中央处理器mcu101电连接；进气阀2、发射阀3、排气阀4、安全阀5分别与控制驱动模块103电连接，第一压力传感器6、第二压力传感器7分别与输出控制模块102电连接。

一种能量发射智能控制装置还可以设置报警器9，报警器9与输出控制模块102电连接，在出现故障或意外情况时，中央处理器mcu101通过输出控制模块102向报警器9发出信号，报警器9报警，以提醒用户。

中央处理器mcu101stc15w408as单片机芯片u1及其外围电路，根据第一压力传感器6、第二压力传感器7采集的压力值，对其进行拟合运算，并修正气体压力传感器传输误差，并结合预设压力值，控制各电磁阀的开闭；stc15w408as单片机自带10位a/d转换器，增加了智能控制装置的功能扩展性。

输出控制模块102包括sn74ls244驱动信号芯片u2及其外围电路，u2的输入端a1、a2、a3、a4分别与u1的p3.7、p3.6、p3.5、p3.4端相连，用于接收中央处理器mcu101的电磁阀控制信号，并对其进行功率放大后发送至控制驱动模块103；u2的输入端a5、a6分别与第一压力传感器6、第二压力传感器7相连，u2的输出端y5、y6、y7、y8分别与u1的p1.4、p1.5、p1.6、p1.7端相连；第一压力传感器6、第二压力传感器7检测到的压力值通过输出控制模块102传送至中央处理器mcu101中进行相应处理；u2的输入端a7、a8可以作为备用输入端口，可以用于装置的功能扩展。

智能控制器1包括四个相同的控制驱动模块103，分别控制进气阀2、发射阀3、排气阀4、安全阀5的开闭；控制驱动模块103包括电阻r8、三极管q、二极管d、电容c、继电器kt；电阻r8一端与输出控制模块102中y1、y2、y3、y4的某一输出端相连，接收相应电磁阀控制信号，另一端与三极管q的基极相连，三极管q集电极接地gnd，三极管q的发射极通过继电器kt接电源vcc；二极管d阴极接电源vcc，二极管d阳极与三极管q的发射极相连，电容c一端接电源vcc，另一端与三极管q的发射极相连；相应电磁阀控制信号，通过三极管q进行放大后，控制继电器kt的通断电，从而控制相应电磁阀的开闭；二极管d为续流二极管，电容c为滤波电容。

通讯模块104包括tlp521-2光耦芯片u3、p521-1光耦芯片u4、max485低功耗收发器u5；u3的第一阴极通过电阻r1与u1的p3.2端相连，用于接收u1发送的读写使能控制信号；u3的第二阴极通过电阻r3与u1的p3.1端相连，用于接收u1发送的数据信号；u3的两个阳极均接电源vcc；u3的第一集电极通过电阻r2接隔离电源vccg，u3的第二集电极通过电阻r4接隔离电源vccg；u3的两个发射极均接隔离地gndg。

u4的集电极与u1的p3.0端相连，用于向u1发送数据信号；u4的集电极与u1的p3.0端间的节点通过电阻r5接电源vcc；u4的发射极接地gnd；u4的阳极接隔离电源vccg，u4的阴极通过电阻r6接u5的ro端，用于接收u5发送的数据信号。

u5的re、de端均与u3的第一集电极相连，用于接收u3发送的读写使能控制信号，从而确定通讯模块104是从触摸显示屏105读数据还是写数据；u5的di端与u3的第二集电极相连，用于接收u3发送的数据信号；u5的a、b端通过485总线与触摸显示屏105相连，用于通过485总线接收触摸显示屏105的信号，或者向触摸显示屏105发送信号；u5的vcc端接隔离电源vccg，u5的gnd端接隔离地gndg。

中央处理器mcu101发出读使能信号，reqs为高电平，经过光耦隔离，u5的re、de端均接收到高电平，通讯模块104进行读操作，将触摸显示屏105发送的信号经光耦隔离后读入中央处理器mcu101；中央处理器mcu101发出写使能信号，reqs为低电平，经过光耦隔离，u5的re、de端均接收到低电平，通讯模块104进行写操作，中央处理器mcu101向触摸显示屏105发送信号进行显示。

利用通讯模块104实现了中央处理器mcu101与触摸显示屏105间的隔离通信，增加了通信的抗干扰性，提高了通信质量；利用通讯模块104，也可以通过485总线，实现中央处理器mcu101与上位机间的通信，接收上位机命令或将各项采集数据发送至上位机，以供管理人员进行分析处理。

使用本实用新型时，用户首先通过触摸显示屏105设置发射压力值，并通过触摸显示屏105打开进气阀2，关闭发射阀3，气体开始进入到储气室8内；中央处理器mcu101实时接收第一压力传感器6、第二压力传感器7压力监测值，并进行拟合运算，获得储气室8压力值；当中央处理器mcu101判断储气室8压力值等于预先设定的发射压力值时，通过输出控制模块102向控制驱动模块103发送电磁阀控制信号，关闭进气阀2，进气结束；中央处理器mcu101判定进气阀2已关闭，通过输出控制模块102向控制驱动模块103发送电磁阀控制信号，打开发射阀3，储气室8喷出气流。

储气室8喷出气流后，内部压力降低，中央处理器mcu101判定其压力低于预设值时，控制发射阀3关闭，进气阀2打开，可重新进行下一次的发射工作。

当进气阀2出现故障，在储气室8进气结束时，进气阀2没有及时关闭，这时继续进气会造成储气室8内压力过大，造成安全隐患；因此，当中央处理器mcu101检测到储气室8压力值大于能量发射装置发射压力值，但没有收到进气阀2关闭的反馈信号时，判定进气阀2可能出现故障，中央处理器mcu101通过输出控制模块102向控制驱动模块103发送电磁阀控制信号，关闭安全阀5，以停止进气，并打开排气阀4，排出一定气体，使储气室8压力减小至能量发射压力值后，关闭排气阀4，打开发射阀3，完成此次发射后，报警器9报警，通知用户对进气阀2进行更换或检修。

当发射阀3出现故障，在储气室8进气结束时，发射阀3没有及时打开，中央处理器mcu101通过输出控制模块102向控制驱动模块103发送电磁阀控制信号，打开排气阀4，排出储气室8内气体，同时报警器9报警，通知用户对发射阀3进行更换或检修。以便用户进行发射阀3的维修和更换。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。