一种电动闸升降机构远程控制器的制作方法

本实用新型涉及闸体升降设备控制相关技术领域，具体涉及一种电动闸升降机构远程控制器。

背景技术：

多年以来，盐业生产制卤过程中盐池(调节池、蒸发池、结晶池)的卤水开闸和关闸均为人工操作，不仅开关闸很费力，耗费大量人力和时间，而且不能实现制卤生产过程自动化，只能靠跑卤工的个人经验来进行制卤阀门操作从而进行制盐生产，很大程度制约了盐业生产的发展。

在盐场的恶劣环境中普通闸板阀不能使用，多年以来一直使用木闸。原因是在盐卤的环境下腐蚀严重，因此一般普通的闸板阀经过腐蚀后将无法使用。另外，由于一般盐场的盐池(调节池、蒸发池、结晶池)占用面积相当大，环境恶劣，现场用电设备的供电困难，因此盐池实现阀门自动化操作难度相当大，目前也是盐场急需解决的现实问题。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种电动闸升降机构远程控制器。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电动闸升降机构远程控制器，包括mcu微控制器，所述mcu微控制器的输入端电连接到电源转换模块和所述信号转换模块，所述电源转换模块与主电源连接，所述mcu微控制器的输出端分别电连接到io输入输出模块和超声波处理模块，信号转换模块包括降压电路和仪表放大器，所述降压电路的输入端与主电源电连接，所述降压电路的输出端与所述mcu微控制器的adc端连接，所述仪表放大器的输入端接外部电机以检测外部电机的工作电流，所述仪表放大器的输出端与所述mcu微控制器的adc端连接；所述超声波处理模块包括超声波发射驱动电路和超声波回波信号调理电路；

所述电源转换模块包括第一转换电路和第二转换电路，第一转换电路的输入端与主电源电连接，第一转换电路的输出端电连接到io输入输出模块的输入端、第二转换电路的输入端、超声波发射驱动电路的输入端，以将主电源的电压转换为第一电压，向所述io输入输出模块、第二转换电路、超声波发射驱动电路进行供电；

所述第二转换电路的电压输出端电连接到仪表放大器的输入端、mcu微控制器的输入端、超声波回波信号调理电路的输入端，以将所述第一电压转换为第二电压，向所述仪表放大器、超声波回波信号调理电路、mcu微控制器进行供电；

所述超声波发射驱动电路与超声波换能器连接，在所述mcu微控制器的提供的方波脉冲信号下，驱动所述超声波换能器发出超声波，并将反射回来的超声波经过耦合发送至所述超声波回波信号调理电路，所述超声波回波信号调理电路的输出端与所述mcu控制器连接，以由所述mcu控制器测量脉冲的时间长度；

所述io输入输出模块包括：继电器控制输出电路，其中，所述继电器控制输出电路包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和第二继电器的电源端分别接所述第一电压以作为所述第一继电器和第二继电器的驱动电源，且作为外接限位开关的公共电源端，所述第一继电器和第二继电器的输出端与电机连接；当闸门到达顶端或者底部位置时，所述外接的限位开关动作，所述mcu控制器与所述第一继电器的第一电平检测端连接，所述mcu控制与所述第二继电器的第二电平检测端连接，以根据所述第一电平检测端和第二电平检测端的电平状态驱动所述第一继电器和第二继电的通断，以控制电机正反转，进而驱动所述闸门的升降。

优选的是，所述主电源与第一转换电路之间设有保护电路，所述保护电路包括保险丝和tvs管，主电源的供电端与保险丝一端电连接，保险丝的另一端分别电连接到第一转换电路输入端和tvs管输入端，tvs管输出端接地。

在上述任一方案中优选的是，所述第一转换电路包括第一降压转换芯片，第一降压转换芯片的电压输入引脚电连接到保险丝的另一端，第一降压转换芯片的输出引脚分别电连接到反向肖特基二极管的负极和电感元件的一端，反向肖特基二极管的正极接地，第一降压转换芯片的靴带引脚通过第二电容电连接到电感元件的一端，第一降压转换芯片的反馈引脚分别电连接到第一电阻和第二电阻，第一电阻的另一端连接到电感元件的另一端，第二电阻的另一端接地，电感元件的另一端分别电连接到、第二转换电路、第一电容，第一电容另一端接地。

在上述任一方案中优选的是，所述第一转换电路还包括稳压电路，所述稳压电路包括稳压芯片，稳压芯片的电压输入引脚电连接到电感元件的另一端，稳压芯片的电压输出端分别电连接到超声波发射驱动电路、控制开关模块和第三电容，第三电容另一端接地，所述控制开关模块的输出端电连接到io输入输出模块。

在上述任一方案中优选的是，所述控制开关模块包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、场效应管和三极管，所述场效应管的源级和第五电阻的一端与稳压芯片的电压输出端电连接，第五电阻的另一端分别电连接到场效应管的栅极和三极管的集电极，场效应管的漏级与io输入输出模块电连接，三极管的基极分别电连接到第六电阻和第七电阻的一端，第六电阻的另一端接地，第七电阻的另一端电连接mcu微控制器，三极管的发射极电连接到第六电阻的另一端。

在上述任一方案中优选的是，所述第二转换电路包括第二降压转换芯片，第二降压转换芯片的电压输入引脚电连接到电感元件的另一端，第二降压转换芯片的输出引脚电连接到仪表放大器的输入端、mcu微控制器的输入端、超声波回波信号调理电路的输入端。

在上述任一方案中优选的是，所述io输入输出模块还包括开关输入电路，开关输入电路包括手动控制面板，手动控制面板电连接到电机，并控制电机的正反转。

在上述任一方案中优选的是，所述降压电路包括第三电阻、第四电阻和第四电容，主电源电连接到第三电阻的一端，第三电阻的另一端分别电连接到第四电阻的一端、第四电容的一端和mcu微控制器，第四电阻的另一端、第四电容的另一端均接地。

在上述任一方案中优选的是，所述mcu微控制器上还电连接有lora无线通讯模块，lora无线通讯模块包括射频芯片sx1278、前端差分巴伦带通滤波器与外接天线，射频芯片sx1278的电压输入端与第二降压转换芯片的输出引脚电连接，sx1278通讯端口uart、状态io口与mcu微控制器电连接，mcu微控制器通过lora无线通讯模块接收上位机的控制命令来控制电机动作。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，通过第一转换电路实现对主电源的降压处理对部分模块电路提供第一电压，第二转换电路对第一电压进一步降压处理对部分模块电路提供第二电压，在第一电压驱动作用下超声波发射驱动电路带动超声波换能器发出超声波，并将反射回来的超声波经过耦合发送至第二电压驱动的所述超声波回波信号调理电路，由所述mcu控制器测量脉冲的时间长度，同时第一电压驱动第一继电器和第二继电器通断以控制电机正反转，进而驱动所述闸门的升降，实现阀门自动化开关，通过控制器控制不需要人工参与，节省人力物力同时操作简单有效提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的保护电路的电路图；

图2为本实用新型提供的第一转换电路的电路图；

图3为本实用新型提供的稳压电路的电路图；

图4为本实用新型提供的控制开关模块的电路图

图5为本实用新型提供的第二转换电路的电路图；

图6为本实用新型提供的降压电路的电路图；

图7为本实用新型提供的仪表放大器的电路图；

图8为本实用新型提供的超声波发射驱动电路的电路图；

图9为本实用新型提供的超声波回波信号调理电路的电路图；

图10为本实用新型提供的继电器控制输出电路的电路图；

图11为本实用新型提供的整体结构框图。

具体实施方式

为了更进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
，下面将结合具体实施例详细阐述本实用新型。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图11所示，按照本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器的一实施例，包括mcu微控制器2、电源转换模块1、信号转换模块5、io输入输出模块3、超声波处理模块4和lora无线通讯模块6。

具体的，mcu微控制器2采用的是st公司旗下的一款基于32位arm核心(cortex—m3)的增强型系列微控制器stm32f103r8t6，stm32f103r8t6适合于多种应用场合：电机驱动和应用控制、医疗和手持设备、pc游戏外设和gps平台、可编程控制器(plc)、变频器、打印机和扫描仪、警报系统、视频对讲、和暖气通风空调系统等，其中，stm32f103r8t6，高达72mhz的运行主频、具有64k闪存、20ksram、3个通用定时器和1个高级控制定时器、3个usart接口、2个spi接口、1个usb2.0全速接口、1个can(2.0b主动)总线接口、多达51个增强的gpio端口、2个12位adc模块，每个模块有16个通道。

mcu微控制器2的输入端电连接到电源转换模块1和信号转换模块5，电源转换模块1与主电源连接，主电源采用三元锂电池组作为供电电源，并使用太阳能板进行充电，有效解决了现场用电问题。电源转换模块1包括第一转换电路和第二转换电路，主电源与第一转换电路之间设有保护电路，如图1所示，保护电路包括保险丝和tvs管，主电源的供电端与保险丝一端电连接，保险丝的另一端分别电连接到第一转换电路输入端和tvs管输入端，tvs管输出端接地，起到浪涌保护的作用，mcu微控制器2的输出端分别电连接到io输入输出模块3、超声波处理模块4和lora无线通讯模块6。

第一转换电路的输出端电连接到io输入输出模块3的输入端、第二转换电路的输入端、超声波发射驱动电路的输入端，以将主电源的12v电压转换为第一电压5v，向io输入输出模块3、第二转换电路、超声波发射驱动电路进行供5v电。

第一转换电路包括稳压电路和第一降压转换芯片u2，第一降压转换芯片u2采用单片集成的dc-dc降压转换芯片mp2359dj芯片，可以提高转换效率，减少热量的产生，如图2所示，第一降压转换芯片u2的电压输入引脚电连接到保险丝的另一端，第一降压转换芯片u2的输出引脚分别电连接到反向肖特基二极管d5的负极和电感元件l1的一端，反向肖特基二极管d5的正极接地，第一降压转换芯片u2的靴带引脚通过第二电容cb电连接到电感元件l1的一端，第一降压转换芯片u2的反馈引脚分别电连接到第一电阻r7和第二电阻r8，第一电阻r7的另一端连接到电感元件l1的另一端，第二电阻r8的另一端接地，电感元件l1的另一端分别电连接到稳压电路、第二转换电路、第一电容c2，稳压电路的电压输出端电连接到超声波发射驱动电路、io输入输出模块3，稳压电路对上级dc-dc输出的电压进行稳压滤波，减少电源纹波对后级的超声波发射驱动电路的影响，第一电容c2另一端接地，通过第一电阻r7和第二电阻r8组成的反馈电阻网络确定的电压输出。

如图3所示，稳压电路包括稳压芯片u4，稳压芯片u4的电压输入引脚电连接到电感元件l1的另一端，稳压芯片u4的电压输出端分别电连接到超声波发射驱动电路、控制开关模块和第三电容c14，第三电容c14另一端接地，控制开关模块的输出端电连接到io输入输出模块3。

如图4所示，控制开关模块包括第五电阻r38、第六电阻r6、第七电阻r39、场效应管q7和三极管q6，场效应管q7的源级和第五电阻r38的一端与稳压芯片u4的电压输出端电连接，另一端分别电连接到场效应管q7的栅极和三极管q6的集电极，场效应管q7的漏级与io输入输出模块3电连接，三极管q6的基极分别电连接到第六电阻r6和第七电阻r39的一端，第六电阻r6的另一端接地，第七电阻r39的另一端电连接mcu微控制器2，三极管q6的发射极电连接到第六电阻r6的另一端。

第二转换电路的电压输出端电连接到仪表放大器的输入端、mcu微控制器2的输入端、超声波回波信号调理电路的输入端，以将第一电压转换为第二电压，向信号转换模块5、超声波回波信号调理电路、mcu微控制器2进行供3.3v电。

如图5所示，第二转换电路包括第二降压转换芯片u3，第二降压转换芯片u3的电压输入引脚电连接到电感元件l1的另一端，第二降压转换芯片u3的输出引脚电连接到信号转换模块5的输入端、mcu微控制器2的输入端、超声波回波信号调理电路的输入端、lora无线通讯模块6输入端，提供干净稳定的第二电压。

如图6和图7所示，信号转换模块5包括降压电路和仪表放大器，降压电路的输入端与主电源电连接，将12v电压降至3.3v电压，降压电路的输出端与mcu微控制器2的adc端连接，用于实时测量电池的电源电压，降压电路包括第三电阻r57、第四电阻r58和第四电容c8，主电源电连接到第三电阻r57的一端，第三电阻r57的另一端分别电连接到第四电阻r58的一端、第四电容c8的一端和mcu微控制器2，第四电阻r58的另一端、第四电容c8的另一端均接地，第三电阻r57、第四电阻r58采用大阻值，可以减少电源的无用功耗；仪表放大器的输入端接外部电机以检测外部电机的工作电流，仪表放大器的输出端与mcu微控制器2的adc端连接。

在本实用新型的实施例中，仪表放大器采用型号为ad8420armz的芯片。

超声波处理模块4包括超声波发射驱动电路和超声波回波信号调理电路。

如图8所示，超声波发射驱动电路与超声波换能器连接，在mcu微控制器2的提供的方波脉冲信号pulse下，驱动超声波换能器发出超声波，并将反射回来的超声波经过耦合发送至超声波回波信号调理电路。

如图9所示，超声波回波信号调理电路的输出端与mcu控制器连接，以由mcu控制器测量脉冲的时间长度，计算得到超声波传感器到卤池液面的距离。

io输入输出模块3包括：继电器控制输出电路和开关输入电路。其中，继电器控制输出电路用于实现自动控制；开关输入电路用于实现手动控制。用户可以实现情况进行方式选择。

如图10所示，继电器控制输出电路包括第一继电器和第二继电器，第一继电器和第二继电器的电源端分别接第一电压以作为第一继电器和第二继电器的驱动电源，且作为外接限位开关的公共电源端，第一继电器和第二继电器的输出端与电机连接；当闸门到达顶端或者底部位置时，外接的限位开关动作，mcu控制器与第一继电器的第一电平检测端in8连接，mcu控制与第二继电器的第二电平检测端in7连接，以根据第一电平检测端in8和第二电平检测端in7的电平状态驱动第一继电器和第二继电的通断，以控制电机正反转，进而驱动闸门的升降。

io输入输出模块还包括开关输入电路，开关输入电路包括手动控制面板，手动控制面板电连接到电机，并控制电机的正反转。

mcu微控制器2通过lora无线通讯模块6控制电机动作。

lora无线通讯模块6包括lora无线通讯模块包括射频芯片sx1278、前端差分巴伦带通滤波器与外接天线，射频芯片sx1278的电压输入端与第二降压转换芯片的输出引脚电连接，sx1278通讯端口uart、状态io口与mcu微控制器2电连接。lora无线通讯模块6采用一款433mhz高性能、低功耗、远距离的微功率无线星形组网模块，内部自动扩频计算和前导crc纠错处理，不改变用户的任何数据和协议，采用半双工透明传输机制，实现串口无线收发代替有线传输的功能。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1)本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，包括mcu微控制器、电源转换模块、信号转换模块、io输入输出模块、超声波处理模块和lora无线通讯模块，通过第一转换电路实现对主电源的降压处理对部分模块电路提供第一电压，第二转换电路对第一电压进一步降压处理对部分模块电路提供第二电压，在第一电压驱动作用下超声波发射驱动电路带动超声波换能器发出超声波，并将反射回来的超声波经过耦合发送至第二电压驱动的所述超声波回波信号调理电路，由所述mcu控制器测量脉冲的时间长度，控制电机正反转，进而驱动所述闸门的升降，实现阀门自动化开关，通过控制器控制不需要人工参与，节省人力物力同时操作简单有效提高工作效率。

2)本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，通过增设有稳压芯片，实现对电压的调整稳定，输出稳定的供电电压，以使得后续连接的芯片可以稳定工作。

3)本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，通过增设有降压电路将电源电压进行降压到3.3v，可以减少电源的无用功耗。

4)本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，增设有继电器电路，通过第一电压驱动第一继电器和第二继电器通断以控制电机正反转，进而驱动所述闸门的升降，同时增设有开关输入电路，通过手动的方式实现电机正反转，采用自动+手动的方式驱动闸门升降，两种可选择的升降控制方式，使用方便。

5)本实用新型提供的一种电动闸升降机构远程控制器，电路结构简单、成本低。

本领域技术人员不难理解，本实用新型包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。