本发明专利技术公开了一种气动隔爆电源装置及其实现方法，该气动隔爆电源装置包括：压电先导阀、气路模块、气动发电模块、电源管理模块、MCU模块；其中，压电先导阀接收压缩气体的输入；气路模块，实现所述压电先导阀输出气路的开闭；气动发电模块，将压缩气体形成的风能转换成电能；电源管理模块，将所述气动发电模块产生的交流电压转换成直流电压，为现场仪表提供工作电压；MCU模块，控制所述压电先导阀的开启或关闭，并向所述电源管理模块发送控制信号，调整电流输出。上述电源装置装入具有隔爆性能的外壳内。该装置能够在取电困难的情况下，为流程工业企业现场仪表提供工作电源，特别可应用于防爆环境下，具有极高的经济性、便利性和安全性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
一种气动隔爆电源装置及其实现方法
[0001]本专利技术涉及防爆电源领域，尤其涉及一种气动隔爆电源装置及其实现方法。
技术介绍
[0002]空气作为仅次于电力的第二大动力源，是一种实惠、安全的清洁能源，在流程化工行业已得到广泛应用。尤其对于存在气动设备(如变送器)的流程化工行业场合，压缩空气是比电力作为动力源更好的选择。通常，现场仪表需要供电时，需额外铺设电缆等，而在爆炸性环境下应用时取电较为困难，不仅需要长距离拉电源线缆导致成本高，还存在一定的安全隐患，甚至有些现场根本无法拉线。而针对功耗高的现场仪表，如果使用电池供电，在相同的电池容量的情况下，更换电池的周期更短，不利于产品日常的维护和使用，采用电池的方式也不能有效的解决供电问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种气动隔爆电源，旨在为流程工业企业解决现场仪表在防爆场合下使用时的持续供电问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0005]一种气动隔爆电源装置，其特征在于，所述气动隔爆电源装置至少包括：压电先导阀、气路模块、气动发电模块、电源管理模块、MCU模块；其中，
[0006]所述压电先导阀与气源相连，用于接收压缩气体的输入，并受所述MCU模块控制信号的控制，输出气源；
[0007]所述气路模块，与所述压电先导阀连接，用于实现所述压电先导阀输出气路的开闭；
[0008]所述气动发电模块，接受来自气路输出的压缩气体作为风能，用于将风能转换成电能，并输出至所述电源管理模块；
[0009]所述电源管理模块，用于将所述气动发电模块产生的交流电压转换成直流电压，输出供现场仪表所需的工作电压；
[0010]所述MCU模块，采样所述电源管理模块的电流、电压、电量等信息，向所述压电先导阀发送控制信号，控制压电先导阀的开启或关闭，从而开通或关闭气路，同时向所述电源管理模块发送控制信号，调整电流输出；
[0011]上述电源装置装入具有隔爆性能的外壳内。
[0012]可选的，所述气动隔爆电源装置还包括：按键操作模块、显示模块；
[0013]所述按键操作模块，与所述MCU模块连接，用于接受用户通过按触所述按键操作模块中的按键输入的控制信号，设置电流输出大小；
[0014]所述显示模块，与所述MCU模块连接，用于显示当前的通讯状态、存储电量及按键的输入信息等；
[0015]上述模块装入具有隔爆性能的外壳内。
[0016]可选的，所述气动发电模块包括：风力机和发电机组，所述风力机将风能转换为机械能，所述发电机组将机械能转换为电能。
[0017]可选的，所述风力机包括叶轮和支架，压缩空气经位于支架上的进气孔进入、从排气孔输出，形成气流推动叶轮转动，形成变化的磁场，所述发电机组中由轴承及端盖将发电机的定子、转子连接组装，使转子在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，即产生电流，输出交流电压。
[0018]可选的，所述电源管理模块，包括：整流稳压单元、储能单元、电压检测单元；其中，
[0019]所述整流稳压单元，至少包括整流桥堆、稳压管，用于将所述气动发电模块产生的交流电压通过整流桥堆转换成直流电压，再通过稳压管限压保护，输出第一目标电压至所述储能单元；
[0020]所述储能单元，至少包括有过压过充保护功能的充电电路、储能器件，用于存储电量，经充电电路限流后输出的第二目标电压对储能器件进行充电，同时输出第三目标电压为现场仪表提供工作电压；
[0021]所述电压检测单元，至少包括电压检测电路、A/D转换电路，用于监测所述储能器件的电量存储情况，并通过A/D转换电路将电量存储信息传输至所述MCU模块进行处理。
[0022]可选的，所述电源管理模块，还包括：可控可调电源输出单元；
[0023]可控可调电源输出单元，包括模拟开关电路、滤波电路、电压跟随电路，与所述储能单元连接，接受来自所述储能单元输出的第三目标电压，并受MCU模块控制，调制输出第四目标电压，为现场仪表提供工作电压。
[0024]一种气动隔爆电源装置的实现方法，其特征在于，所述气动隔爆电源装置的实现方法，至少包括：
[0025]S110：提供如权利要求1所述的气动隔爆电源装置，将储能电量的至少一个目标设定值信息存入MCU模块的存储空间中；
[0026]S120：MCU模块判断当前储能器件中的电量是否低于第一目标设定值，若判断结果为否，则不需要启动发电程序，压电先导阀关闭，若判断结果为是，则向压电先导阀发送控制信号，启动发电程序，压电先导阀开启，气路模块导通，压缩空气进气，输出至气动发电模块；
[0027]S130：气动发电模块将作为风能的压缩空气，转换为机构能，再将机械能转换为交流电能；
[0028]S140：气动发电模块产生的交流电通过整流稳压单元，转换成第一目标电压，对储能单元进行充电；
[0029]S150：储能单元存储电量，第一目标电压输入到充电电路，根据储能器件的存储量相应输出第二目标电压对储能器件进行充电，同时由储能器件输出第三目标电压；
[0030]S160：可控可调电源输出单元接受来自储能单元的第三目标电压，并受MCU模块控制，调制输出第四目标电压，为现场仪表提供工作电压；
[0031]S170：电压检测单元监测储能器件的电量存储情况，并通过A/D转换电路将电量存储信息传输至MCU模块进行处理，当电量存储达到第二目标设定值时，充电完成，MCU模块向压电先导阀发送控制信号，关闭压电阀，停止发电；当储能器件的电量降到第一设定值时，重复所述步骤S120至S170。
[0032]可选的，所述MCU模块判断当前储能器件中的电量是否低于第一目标设定值，若判断结果为否，则不需要启动发电程序，压电先导阀关闭，若判断结果为是，则向压电先导阀发送控制信号，启动发电程序，压电先导阀开启，气路模块导通，压缩空气进气，输出至气动发电模块，进一步包括：
[0033]MCU模块判断储能器件中的电量的高低，根据电量存储信息，向压电阀发送对应的控制信号，分段控制压电阀进气开度的大小，进而控制发电能量。
[0034]可选的，所述MCU模块判断储能器件中的电量的高低，当电量存储在40％以下阶段，MCU输出相应的PWM信号控制压电先导阀全开进气，在40％～70％阶段，MCU输出相应的PWM信号控制压电先导阀80％开度进气，在70％～90％阶段，MCU输出相应的PWM信号控制压电先导阀60％开度进气，在90％～100％(不含100％)阶段，MCU输出相应的PWM信号控制压电先导阀60％开度进气。
[0035]本专利技术所述的一种气动隔爆电源装置及其实现方法，其有益效果是能够在取电困难的情况下，利用气源实现自发电，为流程工业企业现场仪表提供工作电源，特别可应用于在防爆环境下，具有极高的经济性、便利性和安全性。
附图说明
[0036]为了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气动隔爆电源装置，其特征在于，所述气动隔爆电源装置至少包括：压电先导阀、气路模块、气动发电模块、电源管理模块、MCU模块；其中，所述压电先导阀与气源相连，用于接收压缩气体的输入，并受所述MCU模块控制信号的控制，输出气源；所述气路模块，与所述压电先导阀连接，用于实现所述压电先导阀输出气路的开闭；所述气动发电模块，接受来自气路输出的压缩气体作为风能，用于将风能转换成电能，并输出至所述电源管理模块；所述电源管理模块，用于将所述气动发电模块产生的交流电压转换成直流电压，输出供现场仪表所需的工作电压；所述MCU模块，采样所述电源管理模块的电流、电压、电量等信息，向所述压电先导阀发送控制信号，控制压电先导阀的开启或关闭，从而开通或关闭气路，同时向所述电源管理模块发送控制信号，调整电流输出；上述电源装置装入具有隔爆性能的外壳内。2.如权利要求1所述的气动隔爆电源装置，其特征在于，所述气动隔爆电源装置还包括：按键操作模块、显示模块；所述按键操作模块，与所述MCU模块连接，用于接受用户通过按触所述按键操作模块中的按键输入的控制信号，设置电流输出大小；所述显示模块，与所述MCU模块连接，用于显示当前的通讯状态、存储电量及按键的输入信息等；上述模块装入具有隔爆性能的外壳内。3.如权利要求1所述的气动隔爆电源装置，其特征在于，所述气动发电模块包括：风力机和发电机组，所述风力机将风能转换为机械能，所述发电机组将机械能转换为电能。4.如权利要求3所述的气动隔爆电源装置，其特征在于，所述风力机包括叶轮和支架，压缩空气经位于支架上的进气孔进入、从排气孔输出，形成气流推动叶轮转动，形成变化的磁场，所述发电机组中由轴承及端盖将发电机的定子、转子连接组装，使转子在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，即产生电流，输出交流电压。5.如权利要求1所述的气动隔爆电源装置，其特征在于，所述电源管理模块，包括：整流稳压单元、储能单元、电压检测单元；其中，所述整流稳压单元，至少包括整流桥堆、稳压管，用于将所述气动发电模块产生的交流电压通过整流桥堆转换成直流电压，再通过稳压管限压保护，输出第一目标电压至所述储能单元；所述储能单元，至少包括有过压过充保护功能的充电电路、储能器件，用于存储电量，经充电电路限流后输出的第二目标电压对储能器件进行充电，同时输出第三目标电压为现场仪表提供工作电压；所述电压检测单元，至少包括电压检测电路、A/D转换电路，用于监测所述储能器件的电量存储情况，并通过A/D转换电路将电量存储信息传输至所述MCU模块进行处理。6.如权利要求5所述的气动隔爆电源装置，其特征在于，所述电源管理模块，还包括：可控可调电源输出单...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞利明，徐德宏，黄兴，杨雨轩，朱练，
申请(专利权)人：浙江中控自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：
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