閥門控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種閥門控制模塊，包括供電電源、第一電源單元、第二電源單元、主控CPU芯片；所述供電電源與第一電源單元相連，第一電源單元經(jīng)第二電源單元與主控CPU芯片供電端相連；所述主控CPU芯片信號輸入端與開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動電路包括電磁繼電器、儲能電容、三極管Q1和三極管Q2，儲能電容輸入端與第一電源單元相連，輸出端與電磁繼電器相連，主控CPU芯片信號輸出端一端經(jīng)三極管Q1與電磁繼電器相連，另一端經(jīng)三極管Q2與三極管Q1相連。本閥門控制模塊體積小巧，易內(nèi)置于閥門內(nèi)部，形成防爆式結(jié)構(gòu)，可有效保護線圈、實現(xiàn)多次連續(xù)關(guān)閥，而且能智能排除電源電壓波動引起的干擾。
【專利說明】閥門控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種閥門控制設(shè)備，特別涉及一種以斷電或單個脈沖為動作信號的電磁切斷閥用閥門控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有斷電關(guān)閉用電磁切斷閥控制方式有很多，最早是直接通過電源信號的有無進行控制，電磁線圈通電時，產(chǎn)生磁力，斷電時，磁力消失，通過磁力的有無，與彈簧相互作用，實現(xiàn)閥門的開啟與關(guān)閉。該控制方式電磁線圈長期通電，線圈內(nèi)部漆包線上的功耗大，容易發(fā)熱，燒壞；對于燃氣緊急切斷閥來講，閥門關(guān)閉時，不需要通過線圈的通電來打開閥門，此時線圈通電毫無意義，而且?guī)戆l(fā)熱、燒壞的隱患。為了克服這一弊端，通常需要另外購置閥門控制箱，根據(jù)自己的要求進行開關(guān)閥配置。閥門控制箱的功耗大，成本高，體積大，操作復(fù)雜，且外置于閥門，不具備保護功能，沒有防爆性能。
[0003]專利號ZL 200910304335.1中公開了一種電磁線圈電路，通過儲能電容斷電關(guān)閥的設(shè)計電路，解決了傳統(tǒng)電磁線圈功耗太大、長時間通電漆包線易發(fā)熱燒壞的問題，但該方法無法克服電源電壓突然跌落引起的電磁閥誤動作。尤其是在工業(yè)場合，大的用電設(shè)備啟停過程中，電源電壓突然下降又迅速回升是常有的情況，此時如果電磁閥自動執(zhí)行關(guān)閉動作，是不合理的?，F(xiàn)有技術(shù)的另一缺點是不能實現(xiàn)自動連續(xù)關(guān)閥，當(dāng)控制模塊執(zhí)行了關(guān)閥指令后，工作過程就結(jié)束了，此時如果有人強行開啟閥門，則控制模塊無法做出反應(yīng)。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種可置于閥門內(nèi)部的小型閥門控制模塊，其可根據(jù)關(guān)閥指令，給電磁線圈供電，產(chǎn)生磁力，從而關(guān)閉閥門；當(dāng)閥門關(guān)閉后，停止給閥門供電，以防止線圈發(fā)熱、燒壞；并且可實現(xiàn)自動連續(xù)關(guān)閥，可智能判斷排除電源電壓波動引起的干擾，防止誤動作。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]1、閥門控制模塊，包括供電電源、第一電源單元、第二電源單元、主控CPU芯片；所述供電電源經(jīng)變壓器，穩(wěn)流整壓后與第一電源單元相連，第一電源單元經(jīng)第二電源單元與主控CPU芯片供電端相連；所述主控CPU芯片信號輸入端與開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動電路包括電磁繼電器、儲能電容、三極管Ql和三極管Q2,儲能電容輸入端與第一電源單兀相連,輸出端與電磁繼電器相連，主控CPU芯片信號輸出端一端經(jīng)三極管Ql與電磁繼電器相連，另一端經(jīng)三極管Q2與三極管Ql相連。
[0007]所述第一電源單元經(jīng)二極管D1、電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl之間并聯(lián)有儲能電容C2，且儲能電容C2 —端與電阻R2輸出端相連，另一端接地；所述電磁繼電器電磁開關(guān)進一步包含常開觸點和常閉觸點，所述常閉觸點連接至電壓輸出端Vout，二極管Vl —端與電壓輸出端Vout相連，另一端接地，用以輸出信號給電磁線圈。
[0008]所述第一電源單元經(jīng)二極管V2、電阻R3與電磁繼電器的第二端電性連接，儲能電容C4 一端與電阻R3輸出端相連，另一端接地。
[0009]所述主控CPU芯片信號輸出端一端經(jīng)電阻R4、二極管D2與三極管Ql基極連接，三極管Ql發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R15，三極管Ql集電極與電磁繼電器第一端電性連接，電磁繼電器第一端和第二端并聯(lián)有二極管D3。
[0010]所述主控CPU芯片信號輸出端另一端經(jīng)電阻Rl2與三極管Q2基極連接，三極管Q2發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R14，三極管Q2集電極經(jīng)電阻R9與電磁繼電器的第二端電性連接。
[0011]所述三極管Q2集電極經(jīng)二極管V3、按鍵開關(guān)SW與三極管Ql基極相連接。
[0012]所述主控CPU芯片型號為AT89C2051。
[0013]所述供電電源為220 V市電供電。
[0014]所述第一電源單元為24 V直流電源單元。
[0015]所述第二電源單元為5 V直流電源單元。
[0016]所述供電電源與第一電源單元之間為橋式穩(wěn)流整壓電路。
[0017]作為優(yōu)選的，所述電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl之間還并聯(lián)有儲能電容C3，且儲能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲能電容C2的負極相連。
[0018]2、閥門控制模塊的防爆結(jié)構(gòu)，包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)置有電源線引出口和CPU線路板，所述CPU線路板包括主控CPU芯片，以及與主控CPU芯片電連接的儲能電容，絕緣外殼與電源引線出口之間、電源引線與CPU線路板之間、以及絕緣外殼與CPU線路板之間均設(shè)有澆封層。
[0019]作為優(yōu)選的，所述膠封層的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。
[0020]本實用新型的閥門控制模塊與現(xiàn)有技術(shù)相比，所產(chǎn)生的有益效果是:
[0021]1、通過儲能電容脈沖放電實現(xiàn)關(guān)閥，節(jié)約能源，常態(tài)下耗電小于2W，可有效保護線圈，不會使線圈發(fā)熱或燒壞。
[0022]2、實現(xiàn)實現(xiàn)斷電自動關(guān)閥，智能判斷排除電源電壓波動引起的干擾，防止誤動作。
[0023]3、根據(jù)輸入信號，實現(xiàn)多次連續(xù)關(guān)閥，防止人為誤開閥，確保安全狀態(tài)下才允許開閥。
[0024]4、體積小巧，易于內(nèi)置到閥門內(nèi)部；防爆式設(shè)計，適用于多種易燃易爆場所。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]附圖1是本實用新型閥門控制模塊的電路原理圖。
[0026]附圖2是本實用新型閥門控制模塊的功能框圖。
[0027]附圖3是本實用新型閥門控制模塊防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。
[0028]圖中，1、絕緣外殼，2、CPU線路板，3、電源線引出口，4、主控CPU芯片、5、儲能電容，6、燒封層。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的閥門控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計作以下詳細說明。
[0030]實施例1
[0031]結(jié)合附圖1、附圖2，本實用新型的閥門控制模塊，包括220 V供電電源、24 V直流電源單元、5 V直流電源單元、主控CPU芯片，主控CPU芯片型號為AT89C2051 ;220 V供電電源經(jīng)變壓器，橋式穩(wěn)流整壓后轉(zhuǎn)換為24 V直流電源單元，24 V直流電源降壓整流轉(zhuǎn)為5 V電壓，與主控CPU芯片供電端相連；主控CPU芯片信號輸入端11腳與開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動電路包括電磁繼電器、儲能電容、三極管Ql和三極管Q2，儲能電容輸入端與第一電源單元相連，輸出端與電磁繼電器相連，主控CPU芯片信號輸出端17腳經(jīng)三極管Ql與電磁繼電器相連，15腳經(jīng)三極管Q2與三極管Ql相連。
[0032]所述24 V直流電源單元經(jīng)二極管Dl、電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl之間并聯(lián)有儲能電容C2，且儲能電容C2 —端與電阻R2輸出端相連，另一端接地；所述電磁繼電器電磁開關(guān)進一步包含常開觸點和常閉觸點，所述常閉觸點連接至電壓輸出端Vout，二極管Vl —端與電壓輸出端Vout相連，另一端接地，用以輸出信號給電磁線圈。
[0033]所述24 V直流電源單元經(jīng)二極管V2、電阻R3與電磁繼電器的第二端電性連接，儲能電容C4 一端與電阻R3輸出端相連，另一端接地。
[0034]所述主控CPU芯片信號輸出端17腳經(jīng)電阻R4、二極管D2與三極管Ql基極連接，三極管Ql發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R15，三極管Ql集電極與電磁繼電器第一端電性連接，電磁繼電器第一端和第二端并聯(lián)有二極管D3。
[0035]所述主控CPU芯片信號輸出端15腳經(jīng)電阻R12與三極管Q2基極連接，三極管Q2發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R14，三極管Q2集電極經(jīng)電阻R9與電磁繼電器的第二端電性連接。
[0036]所述三極管Q2集電極經(jīng)二極管V3、按鍵開關(guān)SW與三極管Ql基極相連接。
[0037]作為優(yōu)選的，所述電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl之間還并聯(lián)有儲能電容C3，且儲能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲能電容C2的負極相連。
[0038]本實用新型的閥門控制模塊核心部件是主控CPU芯片和至少一組儲能電容。220V供電電源經(jīng)變壓器、橋式穩(wěn)流整壓后轉(zhuǎn)換為24 V直流電源，給儲能電容充電。24V直流電源降壓整流轉(zhuǎn)為5V電壓，供主控CPU芯片工作。開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模負責(zé)接收開關(guān)量形式的關(guān)閥信號，通過管腳11與主控CPU芯片相連。
[0039]正常工作時，通電后，儲能電容C2、C3、C4迅速通電，電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl與常開觸點導(dǎo)通，電磁繼電器處于斷路狀態(tài)，電流不經(jīng)電磁線圈，電磁線圈上無功耗。主控CPU芯片通過管腳11采集輸入信號，采集頻率為50次/秒，判斷是否有關(guān)閥電信號。主控CPU芯片17腳輸出低電平，三極管Ql截止，主控CPU芯片15腳輸出高電平，三極管Q2導(dǎo)通。
[0040]當(dāng)管腳11采集到開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模輸出的關(guān)閥信號時，主控CPU芯片17腳輸出高電平，使三極管Ql導(dǎo)通，電磁繼電器電磁開關(guān)固定端Kl與常閉觸點導(dǎo)通，電磁繼電器吸合，儲能電容C2、C3通過電磁繼電器對電磁線圈放電，線圈通電使閥門關(guān)閉。主控CPU芯片17腳輸出高電平3秒后，恢復(fù)為低電平，三極管Ql截止，電磁繼電器釋放，儲能電容C2、C3放電電路斷開，C2、C3重新充電，等待下一次放電，等待過程中線圈不再通電，有效地保護了電磁線圈。如開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模輸入端關(guān)閥信號不消失，比如自動報警系統(tǒng)一直處于報警狀態(tài)，則系統(tǒng)每隔I分鐘進行一次關(guān)閥動作，防止未解除關(guān)閥原因時人為開閥，預(yù)防發(fā)生事故。
[0041]當(dāng)出現(xiàn)斷電情況時，主控CPU失電，15腳輸出的高電平消失，則三極管Q2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，三極管Q2的集電極電位上升，通過二極管V3加到三極管Ql的基極，此過程大約需要3.5秒鐘，在這段時間內(nèi)，電源如果恢復(fù)，則放電關(guān)閥過程立即中斷，有效避免由于電源電壓波動導(dǎo)致電磁閥誤動作。當(dāng)電壓高于0.7V以后，高電平使三極管Ql導(dǎo)通，則電磁繼電器吸合,儲能電容C2、C3通過電磁繼電器對電磁線圈放電，線圈通電從而導(dǎo)致閥門關(guān)閉，儲能電容C4放電完畢，則電磁繼電器轉(zhuǎn)為斷開狀態(tài)，確保斷電狀態(tài)下閥門自動關(guān)閉。
[0042]實施例2
[0043]結(jié)合附圖3，本實用新型的閥門控制模塊的防爆結(jié)構(gòu)，包括絕緣外殼1，絕緣外殼I內(nèi)設(shè)置有CPU線路板2和電源線引出口 3，所述CPU線路板2包括主控CPU芯片4、以及與主控CPU芯片電連接的儲能電容5，絕緣外殼I與電源引線出口 3之間、電源引線出口 3與CPU線路板2之間、以及絕緣外殼I與CPU線路板2之間均設(shè)有澆封層6，所述澆封層上表面與絕緣外殼平齊，澆封層厚度大于1.5毫米。
[0044]作為優(yōu)選的，所述澆封層6的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。
【權(quán)利要求】
1.一種閥門控制模塊，其特征在于，包括供電電源、第一電源單元、第二電源單元、主控(PU芯片；所述供電電源經(jīng)變壓器，穩(wěn)流整壓后與第一電源單元相連，第一電源單元經(jīng)第二電源單元與主控CPU芯片供電端相連；所述主控CPU芯片信號輸入端與開關(guān)量關(guān)閥信號檢測模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動電路包括電磁繼電器、儲能電容、三極管Q1和三極管Q2,儲能電容輸入端與第一電源單兀相連,輸出端與電磁繼電器相連，主控CPU芯片信號輸出端一端經(jīng)三極管Q1與電磁繼電器相連，另一端經(jīng)三極管Q2與三極管Q1相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述第一電源單元經(jīng)二極管D1、電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端K1相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端K1之間并聯(lián)有儲能電容C2，且儲能電容C2 —端與電阻R2輸出端相連，另一端接地；所述電磁繼電器電磁開關(guān)進一步包含常開觸點和常閉觸點，所述常閉觸點連接至電壓輸出端Vout，二極管VI —端與電壓輸出端Vout相連，另一端接地； 所述第一電源單元經(jīng)二極管V2、電阻R3與電磁繼電器的第二端電性連接，儲能電容C4一端與電阻R3輸出端相連，另一端接地； 所述主控CPU芯片信號輸出端一端經(jīng)電阻R4、二極管D2與三極管Q1基極連接，三極管Q1發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R15，三極管Q1集電極與電磁繼電器第一端電性連接，電磁繼電器第一端和第二端并聯(lián)有二極管D3 ； 所述主控CPU芯片信號輸出端另一端經(jīng)電阻R12與三極管Q2基極連接，三極管Q2發(fā)射極接地，且其發(fā)射極與基極之間串接有電阻R14，三極管Q2集電極經(jīng)電阻R9與電磁繼電器的第二端電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述三極管Q2集電極經(jīng)二極管V3、按鍵開關(guān)SW與三極管Q1基極相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述主控CPU芯片型號為AT89C2051。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述第一電源單元為24 V直流電源單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述第二電源單元為5V直流電源單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述供電電源與第一電源單元之間為橋式穩(wěn)流整壓電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥門控制模塊，其特征在于，所述電阻R2與電磁繼電器電磁開關(guān)固定端K1之間還并聯(lián)有儲能電容C3，且儲能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲能電容C2的負極相連。
9.閥門控制模塊的防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括絕緣外殼，絕緣外殼內(nèi)設(shè)置有電源線引出口和CPU線路板，所述CPU線路板包括主控CPU芯片、以及與主控CPU芯片電連接的儲能電容，絕緣外殼與電源引線出口之間、電源引線與CPU線路板之間、以及絕緣外殼與CPU線路板之間均設(shè)有澆封層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥門控制模塊的防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述澆封層的材質(zhì)為環(huán)氧樹脂。
【文檔編號】F16K31/06GK204127445SQ201420550576
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】褚成張, 徐波, 石祖峰, 劉亞文 申請人:濟南藍信電子設(shè)備有限公司