基于太阳能供电和ＣｙＦｉ通信技术的阀门控制装置制造方法及图纸

一种基于太阳能供电和ＣｙＦｉ通信技术的阀门控制装置，包括驱动模块、控制模块和电源模块，所述控制模块是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的通用接口与Ｈ桥驱动模块连接，嵌入式微处理器的ＵＡＲＴ接口与可编程片上系统连接，可编程片上系统植入有嵌入式微处理器的功能，可编程片上系统的通用接口与用户应用系统接口模块连接，可编程片上系统的ＳＰＩ接口与ＣｙＦｉ无线通讯模块连接。具备阀门电机驱动控制、阀门自动维护、ＣｙＦｉ无线操控等功能，解决了电控阀门在电源、控制、网络化管理等方面存在的问题和缺陷，可应用于农业和园林灌溉、地下水抽取、城市生活用水输送、工业生产等给排水工程的大口径直流电控的智能型阀门。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

 本技术涉及一种阀门控制装置，特别是一种基于太阳能供电和无线通信技术的阀门控制装置。
技术介绍
目前，给排水应用中的低压电控大口径阀门主要有两种控制方式，一种是用220VAC交流电驱动，另一种是用直流电源驱动。交流电源一般用于控制大型的直动阀门，但受现场实际情况的限制，往往不容易获得交流电源，而且额外的电能消耗也会给用户或管理部门增加负担，所以在低压管道中，并不是最佳的控制方式。直流电源驱动方式一般是采用不超过24VDC的适配电源或电池供电，利用管道中的水压，驱动控制水路通断的电机阀、电磁阀等传动机构。其中，电池供电既能最大限度减少电磁干扰对控制系统的影响，又无需在现场配备交流电源，既降低了控制成本又提高了产品的可靠性，因此，电池供电方式被普遍采用。电池供电方案中，目前主要采用一次性的锂电池和碱性电池。相对而言，同等体积的锂电池比碱性电池能储存更多的电量，因此也能使用更长的时间，所以，目前市场上使用锂电池作为大口径阀门的电控动力源仍是主流。但是，锂电池本身在一定程度上存在着钝化（也称之为记忆效应）、易失效、更换难、不环保的问题，如果再加上锂电池产品的一致性难以保证、负载不同导致放电曲线不同等因素，在实际应用中，锂电池也存在着让使用者和厂家无法控制的难题。另一方面，目前应用于弱电控制的先导阀（此先导阀有别于前面所述的大口径阀门），不论是电磁型的，还是电机型的，其原理上均以弱电驱动的先导阀对阀封压力腔（即泄压腔）进行泄压，以达到利用管道内的水压将主阀（即前面所述大口径阀门的主阀体）或者阀封打开的目的，同样地，它也通过关闭泄压腔，以达到利用腔内水压将主阀关闭的目的。但在我国供水管道的实际使用中，已经出现了由于长时间水质问题导致先导阀内的导流孔堵塞、泄压阀杆吸附铁质微粒或微小沙砾造成阀杆被卡死等问题，再加上一些设计人员缺乏实际应用经验，对现场情况预估不足，在设计阶段，阀门驱动电路及其控制软件的设计存在缺陷，致使此类阀门在长期工作中的故障率偏高。除上述问题之外，目前国内的低压给排水阀门基本是简单的机械或电气控制，甚至还是手动控制，智能化水平低。有些产品在应用中采用了RS-485、红外、GSM、ZigBee等通讯方式进行集中或遥控管理，虽从一定程度上提高了产品的智能化水平，但在应用中也有不足，或多或少地存在着通讯速率低、工程造价高、故障率高、组网不灵活、网络容量有限、功耗大、协议复杂等问题，既增加了设计人员的开发难度，又制约了用户管理水平的提高，尤其在商业用水环节，给收费管理带来不便。综上所述，供电源、阀门执行机构的日常维护、智能化控制及管理是当前阀门应用的薄弱环节，需要探索一种既经济可靠又普遍适用的技术和解决方案，提升现有电控阀门的应用水平。-->
技术实现思路
   本技术的目的是提供一种基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，要解决阀门通讯速率低、组网不灵活的技术问题；并解决阀门故障率高和耗能大的问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，包括驱动模块、控制模块和电源模块，所述控制模块是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的通用接口与H桥驱动模块连接，嵌入式微处理器的UART接口与可编程片上系统连接，可编程片上系统植入有嵌入式微处理器的功能，可编程片上系统的通用接口与用户应用系统接口模块连接，可编程片上系统的SPI接口与CyFi无线通讯模块连接。上述嵌入式微处理器、H桥驱动模块、可编程片上系统和CyFi无线通讯模块的电源接口经电源模块与太阳能电池板和蓄电池连接。所述嵌入式微处理器是8位、16位或32位的嵌入式单片机或处理器。所述太阳能电池板与蓄电池之间连接充电管理芯片。所述电源模块是由稳压芯片和法拉电容充电电路组成，法拉电容充电电路的输入端直接与用户应用系统的供电源连接，在电源两端设置一个电压抑制管D1，电源电压输入，PNP型三极管Q1连接输入偏置电阻R1和限流电阻R2 ，NPN型三极管Q2的连接输入偏置电阻R3，R3的另一端接地，经Q1和Q2的整流控制，向法拉电容C1充电。所述法拉电容充电电路由两个三极管和与之并联的二极管组成。所述CyFi无线通讯模块包括CyFi收发器和射频放大电路。所述CyFi无线通讯模块配置有星形网络节点，与一台带USB接口的计算机连接。所述H桥驱动模块的两个正反向驱动端分别经两组三极管与太阳能电池板和蓄电池连接，H桥驱动模块分为开和关两路电路，每路电路由3个NPN型三极管和1个PNP型三极管组成，输入偏执电阻 R5和R6分别并入开关两路电路。开电路电源输入是用户应用系统的供电电压或者太阳能供电源的输出电压BAT，关电路电源输入是电源电压VCC。电路的输入端分别连接NPN三极管Q1和Q2，分别设置一个由NPN型三极管构成的反相器Q3和Q6，电路的输出端分别连接NPN型三极管Q4和Q5，PNP型三极管Q7和Q8与电机M1相连，在电路的输出两端并入一个双向电压抑制管D1。所述用户应用系统接口模块的两个电源接口分别经电阻、三极管和电阻与太阳能电池板和蓄电池连接；用户应用系统接口模块的用户接口为6线接口，分别是正电源BAT接口、负电源GNT接口、开关到位接口KDW和GDW、开关控制接口KZL和GZL；开关控制接口KZL串联电阻R1，经R2连接用于电平转换的NPN型三极管反相器T1，NPN型三极管反相器T1的基极和发射极之间并联电阻R2和电容C1；开关控制接口GZL串联电阻R3，经R3连接用于电平转换的NPN型三极管反相器T2，NPN型三极管反相器T2的基极和发射极之间并联电阻R4和电容C2；开关到位接口KDW并联上拉电阻R7和R9，开关到位接口GDW并联下拉电阻R8和R10。与现有技术相比本技术具有以下特点和有益效果：本技术采用H桥式驱动电路，该电路具有驱动能力大、可双向快速灵活控制。考虑到用户的应用系统可能存在不直接给本装置提供电源的情况，再者，当用户的应用系-->统与本装置断开连接时，收费运营下的阀门也需要及时将阀门关闭，所以需要可以在没有独立电源的场合为本装置配置足够关闭阀门的备用电源。而一般的铝电解电容容量不够而且体积庞大，另外，也为了尽可能减少阀门启动的大电流对系统电源电压的影响，采用了法拉电容充电电路，兼顾系统的低功耗，尤其是对于用户应用系统向本装置供电的情况，为了快速充电和尽可能降低静态，即指法拉电容已基本充满电，电压升至接近充电电源电压，同时本控制装置无任务执行处于休眠等待的状态的电流。本技术克服了传统的阀门控制装置的通讯速率低、工程造价高、故障率高、组网不灵活、网络容量有限、功耗大、协议复杂的确定，为阀门提供长久的电源供电，使阀门系统能更智能、更高效、更可靠、更环保地运行。阀门自动维护功能包括上电后延时接受动作指令、定时/定量进行小角度开关动作，从而减轻使用阀门的用户的应用系统的工作负担，大大提升当前电控阀门的可靠性和应用水平，使水资源得到更加有效的利用。由于采用了基于太阳能供电，本技术具有自我维护功能、同时具备无线通讯功能的技术进步。本技术可广泛应用于各种场合的阀门控制。附图说明下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。图1是本技术的模块示意图。    图2是太本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于太阳能供电和ＣｙＦｉ通信技术的阀门控制装置，包括驱动模块、控制模块和电源模块，其特征在于：所述控制模块是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的通用接口与Ｈ桥驱动模块连接，嵌入式微处理器的ＵＡＲＴ接口与可编程片上系统连接，可编程片上系统植入有嵌入式微处理器的功能，可编程片上系统的通用接口与用户应用系统接口模块连接，可编程片上系统的ＳＰＩ接口与ＣｙＦｉ无线通讯模块连接；上述嵌入式微处理器、Ｈ桥驱动模块、可编程片上系统和ＣｙＦｉ无线通讯模块的电源接口经电源模块与太阳能电池板和蓄电池连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，包括驱动模块、控制模块和电源模块，其特征在于：所述控制模块是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器的通用接口与H桥驱动模块连接，嵌入式微处理器的UART接口与可编程片上系统连接，可编程片上系统植入有嵌入式微处理器的功能，可编程片上系统的通用接口与用户应用系统接口模块连接，可编程片上系统的SPI接口与CyFi无线通讯模块连接；上述嵌入式微处理器、H桥驱动模块、可编程片上系统和CyFi无线通讯模块的电源接口经电源模块与太阳能电池板和蓄电池连接。2.根据权利要求1所述的基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，其特征在于：所述嵌入式微处理器是8位、16位或32位的嵌入式单片机或处理器。3.根据权利要求1所述的基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，其特征在于：所述太阳能电池板与蓄电池之间连接充电管理芯片。4.根据权利要求3所述的基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，其特征在于：所述电源模块是由稳压芯片和法拉电容充电电路组成，法拉电容充电电路的输入端直接与用户应用系统的供电源连接，在电源两端设置一个电压抑制管D1，电源电压输入，PNP型三极管Q1连接输入偏置电阻R1和限流电阻R2 ，NPN型三极管Q2的连接输入偏置电阻R3，R3的另一端接地，经Q1和Q2的整流控制，向法拉电容C1充电。5.根据权利要求4所述的基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，其特征在于：所述法拉电容充电电路由两个三极管和与之并联的二极管组成。6.根据权利要求4所述的基于太阳能供电和CyFi通信技术的阀门控制装置，其特征在于：所述CyFi无线通讯模块包括CyFi收发器和射频放大电路。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮章莹，
申请(专利权)人：泊头市盛丰自控阀门有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]