一种阀门控制器的制作方法

本实用新型涉及阀门控制技术领域，尤其涉及一种适用于出水或进水恒流量供水设备的阀门控制器。

背景技术：

随着工业自动化的发展及生产的高标准需求，净水厂、污水厂、化工厂、造纸厂及钢铁厂等的供水设备进水通常需要快速(节约时间)，出水需要恒流量控制；因此对出水管路上阀门的控制不仅仅是简单的开关控制，涉及到了阀门开度的控制。

目前大多数阀门控制器仅能控制一种类型的电动阀，例如通常仅能控制开关型电动阀，集成化程度底、功能较为单一，且通用性差。现有的阀门控制方法是每一个电动阀匹配一个阀门控制器；而一台供水设备中会有多个调节型电动阀和开关型电动阀，这就需要配备电气柜，该电气柜内组合安装多个阀门控制器，安装较为复杂、设备上电气走线较为繁杂，且使用不便捷。目前的阀门控制器已不适应市场的需求，市场对智能化控制阀门控制器的提出了更高的要求。

技术实现要素：

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型解决的技术问题是，提出了一种功能多、集成化程度高的阀门控制器，且可控制两种不同类型的电动阀。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种阀门控制器，所述阀门控制器包括壳体和封装在所述壳体内的控制电路板，所述控制电路板上设有主控模块、输入模块、输出模块、时钟模块、掉电存储模块和通讯模块，所述壳体设有人机交互模块；所述人机交互模块、所述输入模块、所述输出模块、所述时钟模块、所述掉电存储模块和所述通讯模块均与所述主控模块电连接；

所述壳体上设有多个外部端子，所述外部端子用于使所述阀门控制器外部的器件与相应所述模块电连接，所述器件包括开关型电动阀或/和调节型电动阀、流量计以及液位开关。

优选地，所述主控模块包括主控CPU，所述主控CPU采用STM32F103VCT6芯片。

优选地，一所述阀门控制器可同时搭载四个电动阀，所有所述电动阀为所述开关型电动阀或所述调节型电动阀；或者四个所述电动阀是所述开关型电动阀和所述调节型电动阀的组合。

优选地，所述输入模块包括数字量输入单元和模拟量输入单元；

所述数字量输入单元包括多条输入电路，每条所述输入电路均包括第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的一输出端与所述主控模块的输入端电连接；所述第一光电耦合器的一输入端串接电阻R1和发光二极管D1，所述第一光电耦合器的另一输入端用于借助接口排针CN1与所述开关型电动阀的开关到位反馈端或所述液位开关电连接；

所述模拟量输入单元的输入端用于与所述流量计以及所述调节型电动阀的开度反馈端均电连接，所述模拟量输入单元的输出端与所述主控模块的另一输入端电连接。

优选地，所述输出模块包括驱动单元、与所述驱动单元电连接的输出单元、以及为所述驱动单元和所述输出单元供电的输出供电单元。

优选地，所述输出单元包括多条输出电路，每条所述输出电路均包括第二光电耦合器和三极管Q1，所述第二光电耦合器的一输入端与所述驱动单元的输出端电连接，所述驱动单元的输入端与所述主控模块的输出端电连接，所述第二光电耦合器的另一输入端串接电阻R3和发光二极管D2；所述第二光电耦合器的一输出端与所述三极管Q1的基极之间串接有电阻R4，所述第二光电耦合器的所述输出端与所述第二光电耦合器的基极之间串接有电阻R5；所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q1的基极之间串接有二极管D3，且引出控制外引信号端 Y-0，所述控制外引信号端Y-0用于借助接口排针CN2与继电器连接，所述继电器与所述开关型电动阀或所述调节型电动阀的控制端电连接；

所述输出供电单元包括多个并联的电容，所述驱动单元包括ULN2803驱动器。

优选地，所述时钟模块包括时钟电路，所述时钟电路包括晶振、电容C1和电容C2；所述晶振的一端与所述电容C1的一端电连接，并与所述主控模块电连接，所述电容C1的另一端接地；

所述晶振的另一端与所述电容C2的一端电连接，并与所述主控模块电连接，所述电容C2的另一端接地。

优选地，所述掉电存储模块包括掉电存储电路，所述掉电存储电路包括掉电检测支路和存储器，所述存储器与所述主控模块电连接；

所述掉电检测支路包括并联连接的二极管D4和二极管D5，所述二极管D4 的负极接电源、正极接地，所述二极管D5的负极接电源、正极接电容C3一端，所述电容C3另一端接地，所述二极管D5的正极与所述主控模块的相应端口之间串接有电阻R6；

所述掉电检测支路还包括并联连接的电阻R7和电容C4，所述电阻R7和所述电容C4的一端均与所述电阻R6电连接，所述电阻R7和所述电容C4的另一端均接地。

优选地，所述人机交互模块包括触控屏。

优选地，所述通讯模块包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、以太网通讯模块和无线通讯模块中的一种或多种。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

本实用新型阀门控制器包括壳体和封装在壳体内的控制电路板，控制电路板上设有主控模块、输入模块、输出模块、时钟模块、掉电存储模块和通讯模块；利用输入模块获取外部信息，如液位信息和流量信息；同时输入模块获取开关型电动阀或/和调节型电动阀的反馈信号，然后通过控制模块对开关型电动阀或/和调节型电动阀进行相应的控制；其可利用通讯模块与上位机建立通讯连接进行远程控制，掉电存储模块赋予了阀门控制器掉电保护功能，时钟模块赋予了阀门控制器定时器或计数器的功能。

综上，本实用新型阀门控制器功能多、集成化程度高，且可同时控制两种不同类型的电动阀，满足市场需求。尤其适用于安装两种电动阀门的供水设备。

附图说明

图1是本实用新型阀门控制器的结构示意图；

图2是本实用新型阀门控制器的原理框图；

图3是主控CPU、时钟电路和掉电存储电路的电路原理图；

图4是输入电路的原理图；

图5a是ULN2803驱动器的引脚图；

图5b是输出供电单元的电路原理图；

图5c是输出电路的原理图；

图5d是接口排针CN2的引脚图；

图中：1-阀门控制器，11-壳体，12-外部端子，13-触控屏，a-时钟电路， b-掉电存储电路。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。本实施例的描述仅仅是为了便于简化描述，不能理解为对实用新型的限制。

下面基于阀门控制器1的具体应用，对阀门控制器1进行详细描述。

如图1至图2共同所示，阀门控制器1包括壳体11和封装在壳体11内的控制电路板，控制电路板上设有主控模块、输入模块、输出模块、时钟模块、掉电存储模块和通讯模块；壳体11设有人机交互模块；人机交互模块、输入模块、输出模块、时钟模块、掉电存储模块和通讯模块均与主控模块电连接。控制电路板上还设有为主控模块供电的电源模块。

壳体11上设有多个外部端子12，外部端子12用于使阀门控制器1外部的器件与相应模块电连接；该器件包括电源、开关型电动阀、调节型电动阀、流量计、液位开关(液位计)以及上位机。

其中：人机交互模块包括设置在壳体11上的触控屏13，触控屏13为液晶触摸显示屏(市面上较为常见)，其界面上含有多个虚拟按键，可借助虚拟按键使阀门控制器1进行自动控制模式和手动控制模式的转换。

输入模块包括数字量输入单元和模拟量输入单元；输出模块包括驱动单元、与驱动单元电连接的输出单元、以及为驱动单元和输出单元供电的输出供电单元。

通讯模块包括R485通讯模块、R232通讯模块、以太网通讯模块、无线通讯模块中其中一种或多种，该通讯模块主要用于使阀门控制器1和上位机建立不同方式的通讯连接。需要说明的是相应通讯模块本领域技术人员所熟知的，在此不对其通讯原理和通讯电路进行赘述。

如图3所示，本实施例中，主控模块包括主控CPU，主控CPU采用一种 STM32F103VCT6芯片。

时钟模块包括两条含相同元器件的时钟电路a，其中一条时钟电路a包括晶振Y-1’、电容C1和电容C2；晶振Y-1’的一端与电容C1的一端电连接，并与主控模块的相应端口(图3中标识为芯片的OSC32_IN引脚电连接)，电容C1 的另一端接地。晶振Y-1’的另一端与电容C2的一端电连接，并与主控模块的相应端口(图3中标识为芯片的OSC32_OUT引脚电连接)电连接，电容C2的另一端接地。

掉电存储模块包括掉电存储电路b，掉电存储电路b包括掉电检测支路和存储器(24C64)，存储器与主控模块相应端口电连接。

掉电检测支路包括并联连接的二极管D4和二极管D5，二极管D4的负极接 24V电源、正极接地，二极管D5的负极接24V电源、正极接电容C3一端，电容 C3另一端接地，二极管D5的正极与主控模块的相应端口之间串接有电阻R6；

掉电检测支路还包括并联连接的电阻R7和电容C4，电阻R7和电容C4的一端均与电阻R6电连接，述电阻R7和电容C4的另一端均接地。

如图3和图4共同所示，数字量输入单元包括多条输入电路，每条输入电路均包括第一光电耦合器，第一光电耦合器的一输出端(图4中标识为X0)与主控模块的输入端(图3中标识为芯片的X0引脚)电连接；第一光电耦合器的一输入端串接发光二极管D1和电阻R1，电阻R1接接口排针CN1的+24VIN引脚 (电阻R1借助接口排针CN1接24V电源)；第一光电耦合器的另一输入端用于借助接口排针CN1(图4中标识为EX0)与开关型电动阀的开关到位反馈端(限位开关)或液位开关电连接；第一光电耦合器的两个输入端之间串接电阻R2。需要说明的是，每条输入电路中第一光电耦合器的另一输入端用于借助接口排针CN1与不同的元器件电连接，输入不同的数字量信号。

模拟量输入单元的输入端用于与流量计以及调节型电动阀的开度反馈端均电连接；若不采用液位开关而采用液位计，则液位计需与模拟量输入单元的输入端电连接；模拟量输入单元的输出端与主控模块的另一输入端电连接。

如图3、图5a至图5d共同所示，输出供电单元包括多个并联的电容，驱动单元包括ULN2803驱动器。输出单元包括多条输出电路，每条输出电路均包括第二光电耦合器和三极管Q1，第二光电耦合器的一输入端(图5c中标识为D00) 与驱动单元的输出端(图5a中标识为驱动器的D00引脚)电连接，驱动单元的输入端(图5a中标识为驱动器的Y0引脚)与主控模块的输出端(图3中标识为芯片的Y0引脚)电连接，第二光电耦合器的另一输入端串接电阻R3和发光二极管D2；第二光电耦合器的一输出端与三极管Q1的基极之间串接有电阻R4，第二光电耦合器的输出端与第二光电耦合器的基极之间串接有电阻R5；三极管 Q1的集电极与三极管Q1的基极之间串接有二极管D3，且引出控制外引信号端 Y-0，控制外引信号端Y-0用于借助接口排针CN2(图5d中标识为Y-0引脚)与继电器连接，继电器与开关型电动阀或调节型电动阀的控制端电连接。

利用一个阀门控制器1可以同时控制两种类型电动阀；即阀门控制器1基于液位开关传送的液位信号控制开关型电动阀启/停，基于流量计传送的流量信号控制调节型电动阀开度的调节；功能多、集成化程高。若应用于出水恒流量供水设备管路中，控制出水管上调节型电动阀开度，可满足供水设备出水恒流量的需求。少些供水设备也需要控制进水恒流量，若应用于相应恒液位供水设备管路中，控制进水管上调节型电动阀开度也可满足供水设备进水恒流量的需求。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。