閥門(mén)控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種閥門(mén)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(hào)輸入端與開(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括電磁繼電器、儲(chǔ)能電容、三極管Q1和三極管Q2，儲(chǔ)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(hào)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(mén)控制模塊體積小巧，易內(nèi)置于閥門(mén)內(nèi)部，形成防爆式結(jié)構(gòu)，可有效保護(hù)線圈、實(shí)現(xiàn)多次連續(xù)關(guān)閥，而且能智能排除電源電壓波動(dòng)引起的干擾。
【專利說(shuō)明】閥門(mén)控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

【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(guò)電源信號(hào)的有無(wú)進(jìn)行控制，電磁線圈通電時(shí)，產(chǎn)生磁力，斷電時(shí)，磁力消失，通過(guò)磁力的有無(wú)，與彈簧相互作用，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉。該控制方式電磁線圈長(zhǎng)期通電，線圈內(nèi)部漆包線上的功耗大，容易發(fā)熱，燒壞；對(duì)于燃?xì)饩o急切斷閥來(lái)講，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，不需要通過(guò)線圈的通電來(lái)打開(kāi)閥門(mén)，此時(shí)線圈通電毫無(wú)意義，而且?guī)?lái)發(fā)熱、燒壞的隱患。為了克服這一弊端，通常需要另外購(gòu)置閥門(mén)控制箱，根據(jù)自己的要求進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥配置。閥門(mén)控制箱的功耗大，成本高，體積大，操作復(fù)雜，且外置于閥門(mén)，不具備保護(hù)功能，沒(méi)有防爆性能。
[0003]專利號(hào)ZL 200910304335.1中公開(kāi)了一種電磁線圈電路，通過(guò)儲(chǔ)能電容斷電關(guān)閥的設(shè)計(jì)電路，解決了傳統(tǒng)電磁線圈功耗太大、長(zhǎng)時(shí)間通電漆包線易發(fā)熱燒壞的問(wèn)題，但該方法無(wú)法克服電源電壓突然跌落引起的電磁閥誤動(dòng)作。尤其是在工業(yè)場(chǎng)合，大的用電設(shè)備啟停過(guò)程中，電源電壓突然下降又迅速回升是常有的情況，此時(shí)如果電磁閥自動(dòng)執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作，是不合理的。現(xiàn)有技術(shù)的另一缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(guò)程就結(jié)束了，此時(shí)如果有人強(qiáng)行開(kāi)啟閥門(mén)，則控制模塊無(wú)法做出反應(yīng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種可置于閥門(mén)內(nèi)部的小型閥門(mén)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(mén)；當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉后，停止給閥門(mén)供電，以防止線圈發(fā)熱、燒壞；并且可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)關(guān)閥，可智能判斷排除電源電壓波動(dòng)引起的干擾，防止誤動(dòng)作。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]1、閥門(mén)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(hào)輸入端與開(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括電磁繼電器、儲(chǔ)能電容、三極管Ql和三極管Q2,儲(chǔ)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(hào)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(kāi)關(guān)固定端Kl相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開(kāi)關(guān)固定端Kl之間并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C2，且儲(chǔ)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(kāi)關(guān)進(jìn)一步包含常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，所述常閉觸點(diǎn)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(hào)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(chǔ)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(hào)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(hào)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(kāi)關(guān)SW與三極管Ql基極相連接。
[0012]所述主控CPU芯片型號(hào)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(kāi)關(guān)固定端Kl之間還并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C3，且儲(chǔ)能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲(chǔ)能電容C2的負(fù)極相連。
[0018]2、閥門(mén)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(chǔ)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(shù)脂。
[0020]本實(shí)用新型的閥門(mén)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(guò)儲(chǔ)能電容脈沖放電實(shí)現(xiàn)關(guān)閥，節(jié)約能源，常態(tài)下耗電小于2W，可有效保護(hù)線圈，不會(huì)使線圈發(fā)熱或燒壞。
[0022]2、實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)斷電自動(dòng)關(guān)閥，智能判斷排除電源電壓波動(dòng)引起的干擾，防止誤動(dòng)作。
[0023]3、根據(jù)輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多次連續(xù)關(guān)閥，防止人為誤開(kāi)閥，確保安全狀態(tài)下才允許開(kāi)閥。
[0024]4、體積小巧，易于內(nèi)置到閥門(mén)內(nèi)部；防爆式設(shè)計(jì)，適用于多種易燃易爆場(chǎng)所。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]附圖1是本實(shí)用新型閥門(mén)控制模塊的電路原理圖。
[0026]附圖2是本實(shí)用新型閥門(mén)控制模塊的功能框圖。
[0027]附圖3是本實(shí)用新型閥門(mén)控制模塊防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chǔ)能電容，6、燒封層。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的閥門(mén)控制模塊及其防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作以下詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]實(shí)施例1
[0031]結(jié)合附圖1、附圖2，本實(shí)用新型的閥門(mén)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(hào)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(hào)輸入端11腳與開(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括電磁繼電器、儲(chǔ)能電容、三極管Ql和三極管Q2，儲(chǔ)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(hào)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(kāi)關(guān)固定端Kl相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開(kāi)關(guān)固定端Kl之間并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C2，且儲(chǔ)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(kāi)關(guān)進(jìn)一步包含常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，所述常閉觸點(diǎn)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(hào)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(chǔ)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(hào)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(hào)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(kāi)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(kāi)關(guān)固定端Kl之間還并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C3，且儲(chǔ)能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲(chǔ)能電容C2的負(fù)極相連。
[0038]本實(shí)用新型的閥門(mén)控制模塊核心部件是主控CPU芯片和至少一組儲(chǔ)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(chǔ)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(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模負(fù)責(zé)接收開(kāi)關(guān)量形式的關(guān)閥信號(hào)，通過(guò)管腳11與主控CPU芯片相連。
[0039]正常工作時(shí)，通電后，儲(chǔ)能電容C2、C3、C4迅速通電，電磁繼電器電磁開(kāi)關(guān)固定端Kl與常開(kāi)觸點(diǎn)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(wú)功耗。主控CPU芯片通過(guò)管腳11采集輸入信號(hào)，采集頻率為50次/秒，判斷是否有關(guān)閥電信號(hào)。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(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模輸出的關(guān)閥信號(hào)時(shí)，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(kāi)關(guān)固定端Kl與常閉觸點(diǎn)導(dǎo)通，電磁繼電器吸合，儲(chǔ)能電容C2、C3通過(guò)電磁繼電器對(duì)電磁線圈放電，線圈通電使閥門(mén)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(chǔ)能電容C2、C3放電電路斷開(kāi)，C2、C3重新充電，等待下一次放電，等待過(guò)程中線圈不再通電，有效地保護(hù)了電磁線圈。如開(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模輸入端關(guān)閥信號(hào)不消失，比如自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一直處于報(bào)警狀態(tài)，則系統(tǒng)每隔I分鐘進(jìn)行一次關(guān)閥動(dòng)作，防止未解除關(guān)閥原因時(shí)人為開(kāi)閥，預(yù)防發(fā)生事故。
[0041]當(dāng)出現(xiàn)斷電情況時(shí)，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(guò)二極管V3加到三極管Ql的基極，此過(guò)程大約需要3.5秒鐘，在這段時(shí)間內(nèi)，電源如果恢復(fù)，則放電關(guān)閥過(guò)程立即中斷，有效避免由于電源電壓波動(dòng)導(dǎo)致電磁閥誤動(dòng)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(chǔ)能電容C2、C3通過(guò)電磁繼電器對(duì)電磁線圈放電，線圈通電從而導(dǎo)致閥門(mén)關(guān)閉，儲(chǔ)能電容C4放電完畢，則電磁繼電器轉(zhuǎn)為斷開(kāi)狀態(tài)，確保斷電狀態(tài)下閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。
[0042]實(shí)施例2
[0043]結(jié)合附圖3，本實(shí)用新型的閥門(mén)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(chǔ)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(shù)脂。
【權(quán)利要求】
1.一種閥門(mén)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(hào)輸入端與開(kāi)關(guān)量關(guān)閥信號(hào)檢測(cè)模塊相連，輸出端與電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路相連；所述電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括電磁繼電器、儲(chǔ)能電容、三極管Q1和三極管Q2,儲(chǔ)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(hào)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(mén)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(kāi)關(guān)固定端K1相連，電阻R2與電磁繼電器電磁開(kāi)關(guān)固定端K1之間并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C2，且儲(chǔ)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(kāi)關(guān)進(jìn)一步包含常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，所述常閉觸點(diǎn)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(chǔ)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(hào)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(hào)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(mén)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(kāi)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(mén)控制模塊，其特征在于，所述主控CPU芯片型號(hào)為AT89C2051。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的閥門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)控制模塊，其特征在于，所述電阻R2與電磁繼電器電磁開(kāi)關(guān)固定端K1之間還并聯(lián)有儲(chǔ)能電容C3，且儲(chǔ)能電容C3 —端與電阻R2輸出端相連，另一端與儲(chǔ)能電容C2的負(fù)極相連。
9.閥門(mén)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(chǔ)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(mén)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(shù)脂。
【文檔編號(hào)】F16K31/06GK204127445SQ201420550576
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:濟(jì)南藍(lán)信電子設(shè)備有限公司