專利名稱：閥門控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種閥門控制器，用于對水、氣管路閥門的智能控制，特別涉及一種用于清潔、衛生、盥洗等領域中對用水(氣)閥門的節水(氣)、節電智能控制的閥門控制器。
背景技術：
在諸如清潔、衛生、盥洗等領域中普遍需要對用水(氣)閥門進行節水(氣)控制，目前市場上普遍采用的是紅外線反射式閥門控制器，其中大多數采用紅外光電二極管控制電路，其基本工作原理是由集成電路芯片(例如ICF×555)輸出占空比為1∶4的脈沖方波電壓，加載到紅外發光二極管的兩端，驅動其向周圍空間發射出調制紅外光。當有人或物體在其紅外光區域出現時，會將紅外光線反射回去一部分，這部分反射回來的紅外光線被紅外接收管之類的接收元件接收，將其轉換為相應的交變電壓信號，然后經阻容耦合至運算放大器進行放大后，再經電容輸入到音頻譯碼器，經其識別譯碼后輸出低電平，令交流固態繼電器導通，使得控制管路的電磁閥打開，其所控制的管路中的水(氣)就可以流出了。當人或物體移開紅外照射區域后，紅外接收器沒有獲得反射回來的紅外信號，電路將處于等待工作狀態。
上述現有技術中的閥門控制器存在許多缺陷，例如控制電路復雜，其普遍采用強電(例如220V的普通照明用電)經整流后轉換成弱電(例如3～12V的直流電)同時給單片機、控制電路和電磁閥供電或者直接采用強電(例如220V的普通照明用電)給電磁閥供電，因此亦存在觸電的危險；而采用強電(例如220V的普通照明用電)供電的方式也存在能耗大、容易受到停電等方面的限制的缺陷；另外，由于電源同時給單片機和控制電路供電，這樣在控制電路元件不工作的情況下控制電路也耗電。并且其輸出的調制紅外光沒有進行編碼，容易受到外界光源的干擾，抗干擾能力較差，電磁閥容易產生誤動作。
實用新型的技術內容為克服上述現有技術中的閥門控制器所存在的缺陷，本實用新型的第一個目的在于提出一種節能、省電的全自動智能節水(氣)閥門控制器，其結構簡單，安全可靠，使用周期長。
本實用新型的另一個目的在于提供一種抗干擾能力強的閥門控制器，其對輸出的調制紅外光進行了編碼，避免電磁閥產生誤動作。
為實現本實用新型的第一個目的，本實用新型的閥門控制器包括電源，單片機，紅外發射電路，紅外接收電路，電壓監測器、欠壓指示二極管，輸出驅動電路，電磁閥；其中電源為低壓直流電源，并且對所述單片機和所述驅動電路進行供電；所述紅外發射電路、所述紅外接收電路、所述電壓監測器、所述欠壓指示二極管以及所述輸出驅動電路分別與所述單片機相連，并通過所述單片機進行控制和由所述單片機進行供電；所述電磁閥通過所述輸出驅動電路進行控制，并由所述輸出驅動電路進行供電。
為實現本實用新型的第二個目的，在上述閥門控制器中，紅外發射電路包括紅外發射管，單片機輸出第一頻率的編碼電壓加在紅外發射電路上，紅外發射電路控制紅外發射管發出經編碼的紅外光信號，所述經編碼的紅外光占空比為500∶1。優選，第一頻率為30～50KHz，編碼電壓為編制成多組、每組多個經調制的方波電壓。尤其優選，編碼電壓為編制成4組、每組20個經調制的方波電壓，每個方波電壓的寬度為8～18μs。
在上述閥門控制器中，紅外接收電路包括紅外接收管，其接收被外界物體反射回來的紅外發射管發出的紅外光，并將其通過紅外接收電路轉換為電信號反饋給單片機。單片機包括編碼寄存器，單片機對電信號與編碼寄存器中預先存儲的編碼進行比較，當二者相同時單片機向輸出驅動電路輸出一電信號，當二者不同時不輸出信號。優選，電信號為4～5V，60～100ms的脈沖信號。優選，電磁閥為脈沖電磁閥，輸出電路通過電信號對電磁閥進行控制，電磁閥接收到控制信號60～100ms后打開，電磁閥停止接收控制信號60～100ms后關閉。最好是，電磁閥接收到控制信號打開所經過的時間大于電磁閥停止接收控制信號關閉所經過的時間。
在上述閥門控制器中，單片機每完成一編制的動作后休眠一預定的時間。優選，預定的時間為300～600ms。
本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點其采用電池等類的低壓直流電源給控制電路和電磁閥供電，完全不存在觸電的危險，并且無需對強電(例如220V的普通照明用電)進行整流轉換，省去了能耗較大的整流設備，結構上也相對更簡單。并且本實用新型的閥門控制器中的各控制電路直接由單片機供電，這樣當控制電路元件不工作時并不消耗電源的電能，由于本實用新型采用了分時工作的方式，不但解決了電池等類的低壓直流電源容量有限的問題，而且大大提高了電源的使用時間。另外，本實用新型的閥門控制器對輸出的調制紅外光進行了編碼處理，大大加強了控制器的抗干擾能力，避免了電磁閥的誤動作。本實用新型的閥門控制器總體上具有結構簡單、元器件少的優點，能實現智能化控制，可靠性高，易于維護，成本低，便于加工制造。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1是本實用新型的閥門控制器的原理框圖；圖2是本實用新型的閥門控制器的電路圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明，其中，不同附圖中的相似結構采用相同的附圖標記進行說明。應當指出，下述詳細說明僅僅是示例性的，不應當理解為對權利要求書中所要求保護的保護范圍的一種嚴格的限制。
參見附圖，其中圖1是本實用新型的閥門控制器的原理框圖；圖2是本實用新型的閥門控制器的電路圖。本實用新型的閥門控制器包括電源1，單片機9，紅外發射電路E，紅外接收電路R，電壓監測器12，欠壓指示二極管7，輸出驅動電路C，電磁閥14，其中電源1為低壓直流電源，并且對單片機9和驅動電路C進行供電；紅外發射電路E、紅外接收電路R、電壓監測器12、欠壓指示二極管7以及輸出驅動電路C分別與單片機9相連，并通過單片機9進行控制和由單片機9進行供電；電磁閥14通過輸出驅動電路C進行控制，并由輸出驅動電路C進行供電。
在本實用新型的閥門控制器中，紅外發射電路E包括紅外發射管5，單片機9輸出第一頻率的編碼電壓加在紅外發射電路E上，紅外發射電路E控制紅外發射管5發出經編碼的紅外光信號，所述經編碼的紅外光占空比為500∶1。優選，第一頻率為30～50KHz，編碼電壓為編制成多組、每組多個經調制的方波電壓。尤其優選，編碼電壓為編制成4組、每組20個經調制的方波電壓，每個方波電壓的寬度為8～18μs。
在本實用新型的閥門控制器中，紅外接收電路R包括紅外接收管4，其接收被外界物體反射回來的紅外發射管5發出的紅外光，并將其通過紅外接收電路R轉換為電信號反饋給單片機9。單片機9包括編碼寄存器，單片機9對電信號與編碼寄存器中預先存儲的編碼進行比較，當二者相同時單片機9向輸出驅動電路C輸出一電信號，當二者不同時不輸出信號。優選，電信號為4～5V，60～100ms的脈沖信號。優選，電磁閥為脈沖電磁閥，輸出電路C通過電信號對電磁閥14進行控制，電磁閥14接收到控制信號60～100ms后打開，電磁閥14停止接收控制信號60～100ms后關閉。最好是，電磁閥14接收到控制信號打開所經過的時間大于電磁閥14停止接收控制信號關閉所經過的時間。
在本實用新型的閥門控制器中，單片機9每完成一編制的動作后休眠一預定的時間。優選，預定的時間為300～600ms。
本實用新型的閥門控制器的工作原理是由單片機9輸出第一頻率的經過編碼的方波電壓，加在紅外發射電路E上，使其通過其中的紅外發射管5發出紅外編碼光信號，當有人或物體在紅外照射區域時，將紅外光信號反射回一部分，紅外接收電路R的紅外接收管4接收到此反射回的紅外光將其轉換成高電平輸入到單片機9的輸入端，單片機9檢測到此高電平信號后，經過程序處理，輸出一個高電平脈沖電壓，脈沖寬度為60～100ms，使脈沖電磁閥14打開。當人或物體移開紅外光照射區域后，紅外接收電路R失去紅外光信號，輸出一個低電平。單片機9檢測到此低電平信號后，輸出一個反向高電平脈沖信號，脈沖寬度為60～100ms，使脈沖電磁閥14關閉，單片機恢復到待機狀態。紅外發射電路E在單片機9的控制下發射出的紅外光乃是占空比500∶1的編碼紅外光信號，即，紅外發射管每間隔500毫秒后發射1毫秒的編碼脈沖，這樣可大大降低功耗。
以下結合附圖2對本實用新型的閥門控制器的電路結構進行詳細說明。如圖所示，電源1采用的低壓直流電源，可以是，例如，4節1.5伏的干電池組成的6V電源，也可以使用其它諸如蓄電池之類的低壓直流電源。當然，如果通過整流設備將220V的普通照明用電轉換成同樣6V的電壓直流電用作電源對本領域技術人員來說也是顯而易見的，其在本實用新型所公開的電路結構的基礎上再加上相應的整流電路，或者直接連接到現有技術中業已公知的整流設備上充當低壓直流電源也是顯而易見的。
為使控制器穩定工作，電源1輸出的6V電壓首先經電源穩壓器2和濾波電容3輸出一個穩定的5V電壓給單片機9和輸出驅動電路C供電。電源穩壓器2和濾波電容均可采用市場上公開發售的產品，或者根據其原理設計相應的能夠實現同樣的功能的電路來替代。然后，單片機9首先輸出一個高電平給紅外接收電路R供電200～500μs的時間，使其穩定工作。之后，單片機9輸出4組、每組20個經編碼調制的脈沖方波電壓經限流電阻6給紅外發射電路E的紅外發射管5，使其向周圍發射紅外光。其中脈沖電壓的寬度為8～18μs。
當有人或者物體在紅外光照射區域時，一部分紅外光被反射回來，紅外接收電路R的紅外接收管4接收到反射回的紅外光后，輸出一個高電平給單片機。因為發射出的紅外光經過了編碼，接收到的反射光同樣也是按照編碼形式進行接收的，紅外發射管5發出的每組紅外光被反射后被紅外接收電路R的紅外接收管4接收后均會相應產生一個電信號，因此接收到的電信號也會相應形成一組編碼。此后，單片機9的儲存在編碼寄存器中的發射編碼將與接收到的接收編碼進行比較。如果發射的4組紅外脈沖全部被反射回來，接收到的光信號的編碼與寄存器中的編碼一致，單片機就會發出一個60～100ms的脈沖電壓給輸出驅動電路C，經輸出驅動電路C中的輸出功率放大電路13放大后輸出一個4～5伏的脈沖電壓給脈沖電磁閥14，使電磁閥1 4工作。如果反射回的4組紅外脈沖信號中有一組沒有被反射回來，單片機9寄存器中存儲的發射編碼與接收編碼不一致，單片機9就會判斷該信號是干擾信號；如果人或物體移開紅外照射區域后，紅外光信號不能被反射回接收管4；此時紅外接收管4將發出一個低電平給單片機9，單片機9的發射編碼與接收編碼相比較不一致，單片機就會輸出一個60～100ms的脈沖電壓給輸出驅動電路C，經輸出功率放大電路13放大后輸出一個4～5伏的脈沖電壓給脈沖電磁閥14，使電磁閥14關閉。
上述電路中所采用的紅外接收管4、紅外發射管5、限流電阻6可以根據具體情況加以選用，例如根據單片機9的型號、輸出電壓、電流、功率的不同采用相應的元件與之匹配。同樣的，功率放大電路13、電磁閥14也可以根據同樣的原理加以選用。
由于本實用新型優選采用的電源是電池組，在使用過程中隨著時間的推移電壓會相應的下降，因此在本實用新型的電磁閥控制器電路中還設置有欠壓指示二極管7以及電源監測器12。其中欠壓指示二極管7經限流電阻8與紅外發射電路E以及紅外接收電路R并聯設置并連接在單片機9上，用以對紅外發射電路E和紅外接收電路R進行保護。電源監測器12通過兩個分壓電阻10、11連接在單片機9上，用以對單片機9中電壓變化進行監測。
上述電源監測器12、欠壓指示二極管7、限流電阻8、分壓電阻10、11可以根據具體使用上的需要加以選用或者為實現同樣的功能采用相應的電路加以實現。
一般情況下，設定電磁閥打開與關閉的脈沖時間可以相同，但從省電方面考慮，總是試圖盡可能降低脈沖時間，因此在實際工作的時候設定關閉電磁閥的脈沖時間要比打開電磁閥的脈沖略短，因為電磁閥14存在一定的阻抗，其啟動需要一定的時間進行緩沖使其動作；另外一般脈沖電磁閥打開時需要使電磁力反抗其中的彈力機構的阻力作用，時間較長，而關閉的時候彈力直接或者與電磁力共同推動電磁閥關閉，時間相對較短。
本實用新型中的附圖標記所代表的元件/部件的名稱如下1、電源2、電源穩壓器3、濾波電容4、紅外線接收管5、紅外線發射管6、限流電阻7、欠壓指示二極管8、限流電阻9、單片機10、分壓電阻11、分壓電阻12、電源監測器13、輸出功率放大電路14、電磁閥E、紅外發射電路R、紅外接收電路C、輸出驅動電路本實用新型中的電磁閥、電源穩壓器、欠壓指示二極管、單片機、電源監測器及輸出功率放大電路等均可選用市場上出售的集成模塊。
本實用新型的閥門控制器可用于清潔、衛生、盥洗領域中對用水(氣)閥門的節水(氣)、節電智能控制，也可以用于對水、氣管路閥門的智能控制。
顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.一種閥門控制器，包括電源、單片機、紅外發射電路、紅外接收電路、所述電壓監測器、欠壓指示二極管、輸出驅動電路、電磁閥，其特征在于所述電源(1)為低壓直流電源，并且對所述單片機(9)和所述驅動電路(C)進行供電；所述紅外發射電路(E)、所述紅外接收電路(R)、所述電壓監測器(12)、所述欠壓指示二極管(7)以及所述輸出驅動電路(C)分別與所述單片機(9)相連，并通過所述單片機(9)進行控制和由所述單片機(9)進行供電；所述電磁閥(14)通過所述輸出驅動電路(C)進行控制，并由所述輸出驅動電路(C)進行供電。
2.如權利要求1所述的閥門控制電路，其特征在于所述的紅外發射電路(E)包括紅外發射管(5)，所述單片機(9)輸出第一頻率的編碼電壓加在所述紅外發射電路(E)上，所述紅外發射電路(E)控制所述紅外發射管(5)發出經編碼的紅外光信號，所述經編碼的紅外光占空比為500∶1。
3.如權利要求2所述的閥門控制電路，其特征在于所述的第一頻率為30～50KHz，所述編碼電壓為編制成多組、每組多個經調制的方波電壓。
4.如權利要求3所述的閥門控制電路，其特征在于所述的編碼電壓為編制成4組、每組20個經調制的方波電壓，每個方波電壓的寬度為8～18μs。
5.如權利要求1～4之一所述的閥門控制電路，其特征在于所述的紅外接收電路(R)包括紅外接收管(4)，其接收被外界物體反射回來的所述紅外發射管(5)發出的紅外光，并將其通過紅外接收電路(R)轉換為電信號反饋給所述單片機(9)。
6.如權利要求5所述的閥門控制器，其特征在于所述的單片機(9)包括編碼寄存器，所述單片機(9)對所述電信號與所述編碼寄存器中預先存儲的編碼進行比較，當二者相同時所述單片機向所述輸出驅動電路(C)輸出一電信號。
7.如權利要求6所述的閥門控制器，其特征在于所述的電信號為4～5V，60～100ms的脈沖信號。
8.如權利要求6～7之一所述的閥門控制器，其特征在于所述的電磁閥(14)為脈沖電磁閥，所述輸出驅動電路(C)通過所述電信號對所述電磁閥(14)進行控制，所述電磁閥(14)接收到控制信號60～100ms后打開，所述電磁閥(14)停止接收控制信號60～100ms后關閉。
9.如權利要求8所述的閥門控制器，其特征在于所述的電磁閥(14)接收到控制信號打開所經過的時間大于所述電磁閥(14)停止接收控制信號關閉所經過的時間。
10.如上述權利要求之一所述的閥門控制器，其特征在于所述的單片機(9)每完成一編制的動作后休眠300～600ms的時間。
專利摘要本實用新型涉及一種對用于清潔、衛生、盥洗等領域中的節水(氣)閥門進行智能控制的全自動紅外線反射式閥門控制器，該閥門控制器包括低壓直流電源、單片機、紅外發射電路、紅外接收電路、電壓監測器、欠壓指示二極管、輸出驅動電路、脈沖電磁閥。其中，所述的電源對所述單片機和所述驅動電路進行供電；所述紅外發射電路、所述紅外接收電路、所述電壓監測器、所述欠壓指示二極管以及所述輸出驅動電路分別與所述單片機相連，并通過所述單片機進行控制和由所述單片機進行供電；所述電磁閥通過所述輸出驅動電路進行控制，并由所述輸出驅動電路進行供電。本實用新型的閥門控制器采用低壓直流電源供電，其結構簡單，抗干擾能力強，省電，安全，使用周期長。
文檔編號F16K31/06GK2632445SQ0320857
公開日2004年8月11日 申請日期2003年8月28日 優先權日2003年8月28日
發明者陸東風 申請人:陸東風