CN2632445Y - 阀门控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对用于清洁、卫生、盥洗等领域中的节水(气)阀门进行智能控制的全自动红外线反射式阀门控制器，该阀门控制器包括低压直流电源、单片机、红外发射电路、红外接收电路、电压监测器、欠压指示二极管、输出驱动电路、脉冲电磁阀。其中，所述的电源对所述单片机和所述驱动电路进行供电；所述红外发射电路、所述红外接收电路、所述电压监测器、所述欠压指示二极管以及所述输出驱动电路分别与所述单片机相连，并通过所述单片机进行控制和由所述单片机进行供电；所述电磁阀通过所述输出驱动电路进行控制，并由所述输出驱动电路进行供电。本实用新型的阀门控制器采用低压直流电源供电，其结构简单，抗干扰能力强，省电，安全，使用周期长。

Description

阀门控制器

技术领域

本实用新型涉及一种阀门控制器，用于对水、气管路阀门的智能控制，特别涉及一种用于清洁、卫生、盥洗等领域中对用水(气)阀门的节水(气)、节电智能控制的阀门控制器。

背景技术

在诸如清洁、卫生、盥洗等领域中普遍需要对用水(气)阀门进行节水(气)控制，目前市场上普遍采用的是红外线反射式阀门控制器，其中大多数采用红外光电二极管控制电路，其基本工作原理是由集成电路芯片(例如ICF×555)输出占空比为1∶4的脉冲方波电压，加载到红外发光二极管的两端，驱动其向周围空间发射出调制红外光。当有人或物体在其红外光区域出现时，会将红外光线反射回去一部分，这部分反射回来的红外光线被红外接收管之类的接收元件接收，将其转换为相应的交变电压信号，然后经阻容耦合至运算放大器进行放大后，再经电容输入到音频译码器，经其识别译码后输出低电平，令交流固态继电器导通，使得控制管路的电磁阀打开，其所控制的管路中的水(气)就可以流出了。当人或物体移开红外照射区域后，红外接收器没有获得反射回来的红外信号，电路将处于等待工作状态。

上述现有技术中的阀门控制器存在许多缺陷，例如控制电路复杂，其普遍采用强电(例如220V的普通照明用电)经整流后转换成弱电(例如3～12V的直流电)同时给单片机、控制电路和电磁阀供电或者直接采用强电(例如220V的普通照明用电)给电磁阀供电，因此亦存在触电的危险；而采用强电(例如220V的普通照明用电)供电的方式也存在能耗大、容易受到停电等方面的限制的缺陷；另外，由于电源同时给单片机和控制电路供电，这样在控制电路元件不工作的情况下控制电路也耗电。并且其输出的调制红外光没有进行编码，容易受到外界光源的干扰，抗干扰能力较差，电磁阀容易产生误动作。

实用新型的技术内容

为克服上述现有技术中的阀门控制器所存在的缺陷，本实用新型的第一个目的在于提出一种节能、省电的全自动智能节水(气)阀门控制器，其结构简单，安全可靠，使用周期长。

本实用新型的另一个目的在于提供一种抗干扰能力强的阀门控制器，其对输出的调制红外光进行了编码，避免电磁阀产生误动作。

为实现本实用新型的第一个目的，本实用新型的阀门控制器包括：电源，单片机，红外发射电路，红外接收电路，电压监测器、欠压指示二极管，输出驱动电路，电磁阀；其中电源为低压直流电源，并且对所述单片机和所述驱动电路进行供电；所述红外发射电路、所述红外接收电路、所述电压监测器、所述欠压指示二极管以及所述输出驱动电路分别与所述单片机相连，并通过所述单片机进行控制和由所述单片机进行供电；所述电磁阀通过所述输出驱动电路进行控制，并由所述输出驱动电路进行供电。

为实现本实用新型的第二个目的，在上述阀门控制器中，红外发射电路包括红外发射管，单片机输出第一频率的编码电压加在红外发射电路上，红外发射电路控制红外发射管发出经编码的红外光信号，所述经编码的红外光占空比为500∶1。优选，第一频率为30～50KHz，编码电压为编制成多组、每组多个经调制的方波电压。尤其优选，编码电压为编制成4组、每组20个经调制的方波电压，每个方波电压的宽度为8～18μs。

在上述阀门控制器中，红外接收电路包括红外接收管，其接收被外界物体反射回来的红外发射管发出的红外光，并将其通过红外接收电路转换为电信号反馈给单片机。单片机包括编码寄存器，单片机对电信号与编码寄存器中预先存储的编码进行比较，当二者相同时单片机向输出驱动电路输出一电信号，当二者不同时不输出信号。优选，电信号为4～5V，60～100ms的脉冲信号。优选，电磁阀为脉冲电磁阀，输出电路通过电信号对电磁阀进行控制，电磁阀接收到控制信号60～100ms后打开，电磁阀停止接收控制信号60～100ms后关闭。最好是，电磁阀接收到控制信号打开所经过的时间大于电磁阀停止接收控制信号关闭所经过的时间。

在上述阀门控制器中，单片机每完成一编制的动作后休眠一预定的时间。优选，预定的时间为300～600ms。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：其采用电池等类的低压直流电源给控制电路和电磁阀供电，完全不存在触电的危险，并且无需对强电(例如220V的普通照明用电)进行整流转换，省去了能耗较大的整流设备，结构上也相对更简单。并且本实用新型的阀门控制器中的各控制电路直接由单片机供电，这样当控制电路元件不工作时并不消耗电源的电能，由于本实用新型采用了分时工作的方式，不但解决了电池等类的低压直流电源容量有限的问题，而且大大提高了电源的使用时间。另外，本实用新型的阀门控制器对输出的调制红外光进行了编码处理，大大加强了控制器的抗干扰能力，避免了电磁阀的误动作。本实用新型的阀门控制器总体上具有结构简单、元器件少的优点，能实现智能化控制，可靠性高，易于维护，成本低，便于加工制造。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型的阀门控制器的原理框图；

图2是本实用新型的阀门控制器的电路图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，其中，不同附图中的相似结构采用相同的附图标记进行说明。应当指出，下述详细说明仅仅是示例性的，不应当理解为对权利要求书中所要求保护的保护范围的一种严格的限制。

参见附图，其中图1是本实用新型的阀门控制器的原理框图；图2是本实用新型的阀门控制器的电路图。本实用新型的阀门控制器包括：电源1，单片机9，红外发射电路E，红外接收电路R，电压监测器12，欠压指示二极管7，输出驱动电路C，电磁阀14，其中电源1为低压直流电源，并且对单片机9和驱动电路C进行供电；红外发射电路E、红外接收电路R、电压监测器12、欠压指示二极管7以及输出驱动电路C分别与单片机9相连，并通过单片机9进行控制和由单片机9进行供电；电磁阀14通过输出驱动电路C进行控制，并由输出驱动电路C进行供电。

在本实用新型的阀门控制器中，红外发射电路E包括红外发射管5，单片机9输出第一频率的编码电压加在红外发射电路E上，红外发射电路E控制红外发射管5发出经编码的红外光信号，所述经编码的红外光占空比为500∶1。优选，第一频率为30～50KHz，编码电压为编制成多组、每组多个经调制的方波电压。尤其优选，编码电压为编制成4组、每组20个经调制的方波电压，每个方波电压的宽度为8～18μs。

在本实用新型的阀门控制器中，红外接收电路R包括红外接收管4，其接收被外界物体反射回来的红外发射管5发出的红外光，并将其通过红外接收电路R转换为电信号反馈给单片机9。单片机9包括编码寄存器，单片机9对电信号与编码寄存器中预先存储的编码进行比较，当二者相同时单片机9向输出驱动电路C输出一电信号，当二者不同时不输出信号。优选，电信号为4～5V，60～100ms的脉冲信号。优选，电磁阀为脉冲电磁阀，输出电路C通过电信号对电磁阀14进行控制，电磁阀14接收到控制信号60～100ms后打开，电磁阀14停止接收控制信号60～100ms后关闭。最好是，电磁阀14接收到控制信号打开所经过的时间大于电磁阀14停止接收控制信号关闭所经过的时间。

在本实用新型的阀门控制器中，单片机9每完成一编制的动作后休眠一预定的时间。优选，预定的时间为300～600ms。

本实用新型的阀门控制器的工作原理是：由单片机9输出第一频率的经过编码的方波电压，加在红外发射电路E上，使其通过其中的红外发射管5发出红外编码光信号，当有人或物体在红外照射区域时，将红外光信号反射回一部分，红外接收电路R的红外接收管4接收到此反射回的红外光将其转换成高电平输入到单片机9的输入端，单片机9检测到此高电平信号后，经过程序处理，输出一个高电平脉冲电压，脉冲宽度为60～100ms，使脉冲电磁阀14打开。当人或物体移开红外光照射区域后，红外接收电路R失去红外光信号，输出一个低电平。单片机9检测到此低电平信号后，输出一个反向高电平脉冲信号，脉冲宽度为60～100ms，使脉冲电磁阀14关闭，单片机恢复到待机状态。红外发射电路E在单片机9的控制下发射出的红外光乃是占空比500∶1的编码红外光信号，即，红外发射管每间隔500毫秒后发射1毫秒的编码脉冲，这样可大大降低功耗。

下面结合附图2对本实用新型的阀门控制器的电路结构进行详细说明。如图所示，电源1采用的低压直流电源，可以是，例如，4节1.5伏的干电池组成的6V电源，也可以使用其它诸如蓄电池之类的低压直流电源。当然，如果通过整流设备将220V的普通照明用电转换成同样6V的电压直流电用作电源对本领域技术人员来说也是显而易见的，其在本实用新型所公开的电路结构的基础上再加上相应的整流电路，或者直接连接到现有技术中业已公知的整流设备上充当低压直流电源也是显而易见的。

为使控制器稳定工作，电源1输出的6V电压首先经电源稳压器2和滤波电容3输出一个稳定的5V电压给单片机9和输出驱动电路C供电。电源稳压器2和滤波电容均可采用市场上公开发售的产品，或者根据其原理设计相应的能够实现同样的功能的电路来替代。然后，单片机9首先输出一个高电平给红外接收电路R供电200～500μs的时间，使其稳定工作。之后，单片机9输出4组、每组20个经编码调制的脉冲方波电压经限流电阻6给红外发射电路E的红外发射管5，使其向周围发射红外光。其中脉冲电压的宽度为8～18μs。

当有人或者物体在红外光照射区域时，一部分红外光被反射回来，红外接收电路R的红外接收管4接收到反射回的红外光后，输出一个高电平给单片机。因为发射出的红外光经过了编码，接收到的反射光同样也是按照编码形式进行接收的，红外发射管5发出的每组红外光被反射后被红外接收电路R的红外接收管4接收后均会相应产生一个电信号，因此接收到的电信号也会相应形成一组编码。此后，单片机9的储存在编码寄存器中的发射编码将与接收到的接收编码进行比较。如果发射的4组红外脉冲全部被反射回来，接收到的光信号的编码与寄存器中的编码一致，单片机就会发出一个60～100ms的脉冲电压给输出驱动电路C，经输出驱动电路C中的输出功率放大电路13放大后输出一个4～5伏的脉冲电压给脉冲电磁阀14，使电磁阀1 4工作。如果反射回的4组红外脉冲信号中有一组没有被反射回来，单片机9寄存器中存储的发射编码与接收编码不一致，单片机9就会判断该信号是干扰信号；如果人或物体移开红外照射区域后，红外光信号不能被反射回接收管4；此时红外接收管4将发出一个低电平给单片机9，单片机9的发射编码与接收编码相比较不一致，单片机就会输出一个60～100ms的脉冲电压给输出驱动电路C，经输出功率放大电路13放大后输出一个4～5伏的脉冲电压给脉冲电磁阀14，使电磁阀14关闭。

上述电路中所采用的红外接收管4、红外发射管5、限流电阻6可以根据具体情况加以选用，例如根据单片机9的型号、输出电压、电流、功率的不同采用相应的元件与之匹配。同样的，功率放大电路13、电磁阀14也可以根据同样的原理加以选用。

由于本实用新型优选采用的电源是电池组，在使用过程中随着时间的推移电压会相应的下降，因此在本实用新型的电磁阀控制器电路中还设置有欠压指示二极管7以及电源监测器12。其中欠压指示二极管7经限流电阻8与红外发射电路E以及红外接收电路R并联设置并连接在单片机9上，用以对红外发射电路E和红外接收电路R进行保护。电源监测器12通过两个分压电阻10、11连接在单片机9上，用以对单片机9中电压变化进行监测。

上述电源监测器12、欠压指示二极管7、限流电阻8、分压电阻10、11可以根据具体使用上的需要加以选用或者为实现同样的功能采用相应的电路加以实现。

一般情况下，设定电磁阀打开与关闭的脉冲时间可以相同，但从省电方面考虑，总是试图尽可能降低脉冲时间，因此在实际工作的时候设定关闭电磁阀的脉冲时间要比打开电磁阀的脉冲略短，因为电磁阀14存在一定的阻抗，其启动需要一定的时间进行缓冲使其动作；另外一般脉冲电磁阀打开时需要使电磁力反抗其中的弹力机构的阻力作用，时间较长，而关闭的时候弹力直接或者与电磁力共同推动电磁阀关闭，时间相对较短。

本实用新型中的附图标记所代表的元件/部件的名称如下：

1、电源

2、电源稳压器

3、滤波电容

4、红外线接收管

5、红外线发射管

6、限流电阻

7、欠压指示二极管

8、限流电阻

9、单片机

10、分压电阻

11、分压电阻

12、电源监测器

13、输出功率放大电路

14、电磁阀

E、红外发射电路

R、红外接收电路

C、输出驱动电路

本实用新型中的电磁阀、电源稳压器、欠压指示二极管、单片机、电源监测器及输出功率放大电路等均可选用市场上出售的集成模块。

本实用新型的阀门控制器可用于清洁、卫生、盥洗领域中对用水(气)阀门的节水(气)、节电智能控制，也可以用于对水、气管路阀门的智能控制。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1、一种阀门控制器，包括电源、单片机、红外发射电路、红外接收电路、所述电压监测器、欠压指示二极管、输出驱动电路、电磁阀，其特征在于：所述电源(1)为低压直流电源，并且对所述单片机(9)和所述驱动电路(C)进行供电；所述红外发射电路(E)、所述红外接收电路(R)、所述电压监测器(12)、所述欠压指示二极管(7)以及所述输出驱动电路(C)分别与所述单片机(9)相连，并通过所述单片机(9)进行控制和由所述单片机(9)进行供电；所述电磁阀(14)通过所述输出驱动电路(C)进行控制，并由所述输出驱动电路(C)进行供电。

2、如权利要求1所述的阀门控制电路，其特征在于所述的红外发射电路(E)包括红外发射管(5)，所述单片机(9)输出第一频率的编码电压加在所述红外发射电路(E)上，所述红外发射电路(E)控制所述红外发射管(5)发出经编码的红外光信号，所述经编码的红外光占空比为500∶1。

3、如权利要求2所述的阀门控制电路，其特征在于所述的第一频率为30～50KHz，所述编码电压为编制成多组、每组多个经调制的方波电压。

4、如权利要求3所述的阀门控制电路，其特征在于所述的编码电压为编制成4组、每组20个经调制的方波电压，每个方波电压的宽度为8～18μs。

5、如权利要求1～4之一所述的阀门控制电路，其特征在于所述的红外接收电路(R)包括红外接收管(4)，其接收被外界物体反射回来的所述红外发射管(5)发出的红外光，并将其通过红外接收电路(R)转换为电信号反馈给所述单片机(9)。

6、如权利要求5所述的阀门控制器，其特征在于所述的单片机(9)包括编码寄存器，所述单片机(9)对所述电信号与所述编码寄存器中预先存储的编码进行比较，当二者相同时所述单片机向所述输出驱动电路(C)输出一电信号。

7、如权利要求6所述的阀门控制器，其特征在于所述的电信号为4～5V，60～100ms的脉冲信号。

8、如权利要求6～7之一所述的阀门控制器，其特征在于所述的电磁阀(14)为脉冲电磁阀，所述输出驱动电路(C)通过所述电信号对所述电磁阀(14)进行控制，所述电磁阀(14)接收到控制信号60～100ms后打开，所述电磁阀(14)停止接收控制信号60～100ms后关闭。

9、如权利要求8所述的阀门控制器，其特征在于所述的电磁阀(14)接收到控制信号打开所经过的时间大于所述电磁阀(14)停止接收控制信号关闭所经过的时间。

10、如上述权利要求之一所述的阀门控制器，其特征在于所述的单片机(9)每完成一编制的动作后休眠300～600ms的时间。

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